A medula espinhal é a formação mais antiga e primitiva do sistema nervoso central dos vertebrados, mantendo sua segmentação morfológica e funcional nos animais mais altamente organizados. Uma característica da organização da medula espinhal é a periodicidade de sua estrutura na forma de segmentos com entradas na forma de raízes posteriores, uma massa celular de neurônios (substância cinzenta) e saídas na forma de raízes anteriores.

A medula espinhal humana tem 31-33 segmentos: 8 cervicais, 12 torácicos, 5 lombares. 5 sacrais, 1-3 coccígeos.

Não há limites morfológicos entre os segmentos da medula espinhal; portanto, a divisão em segmentos é funcional e é determinada pela zona de distribuição das fibras da raiz posterior nela e pela zona de células que formam a saída das raízes anteriores . Cada segmento inerva três metâmeros do corpo através de suas raízes e também recebe informações de três metâmeros do corpo. Como resultado da sobreposição, cada metômero do corpo é inervado por três segmentos e transmite sinais para três segmentos da medula espinhal.

A medula espinhal humana tem dois espessamentos: cervical e lombar - eles contêm um número maior de neurônios do que em suas outras partes. As fibras que entram nas raízes posteriores da medula espinhal desempenham funções que são determinadas por onde e em quais neurônios essas fibras terminam. As raízes posteriores são aferentes, sensitivas, centrípetas. Anterior - eferente, motor, centrífugo.

As entradas aferentes para a medula espinhal são organizadas pelos axônios dos gânglios espinhais que se encontram fora da medula espinhal, os axônios dos gânglios extra e intramurais das divisões simpática e parassimpática do sistema nervoso autônomo.

O primeiro grupo de aferências aferentes da medula espinhal é formado por fibras sensoriais provenientes de receptores musculares, receptores de tendões, periósteo e membranas articulares. Este grupo de receptores forma o início da sensibilidade proprioceptiva.

O segundo grupo de entradas aferentes da medula espinhal parte dos receptores da pele: dor, temperatura, tátil, pressão - e representa o sistema receptor da pele.

O terceiro grupo de aferências aferentes da medula espinhal é representado por aferências receptivas dos órgãos viscerais; é o sistema viscerorreceptor.

Os neurônios eferentes (motores) estão localizados nos cornos anteriores da medula espinhal, suas fibras inervam todos os músculos esqueléticos.

A medula espinhal tem duas funções: condução e reflexo.

A medula espinhal desempenha uma função condutora devido às vias ascendentes e descendentes que passam pela substância branca da medula espinhal. Essas vias conectam segmentos individuais da medula espinhal entre si. A medula espinhal conecta a periferia com o cérebro através de longas vias ascendentes e descendentes. Impulsos aferentes ao longo das vias da medula espinhal são levados ao cérebro, levando informações sobre mudanças no ambiente externo e interno do corpo. Os impulsos das vias descendentes do cérebro são transmitidos aos neurônios efetores da medula espinhal e causam ou regulam sua atividade.

Como centro reflexo, a medula espinhal é capaz de realizar reflexos motores e autonômicos complexos. Aferente - sensível - caminhos que se une com receptores e eferente - com músculos esqueléticos e todos os órgãos internos.

A substância cinzenta da medula espinhal, as raízes posteriores e anteriores dos nervos espinhais e seus próprios feixes de substância branca formam o aparelho segmentar da medula espinhal. Ele fornece uma função reflexa (segmentar) da medula espinhal.

Os centros nervosos da medula espinhal são centros segmentares ou de trabalho. Seus neurônios estão diretamente conectados com receptores e órgãos de trabalho. A diversidade funcional dos neurônios da medula espinhal, a presença de neurônios aferentes, interneurônios, neurônios motores e neurônios do sistema nervoso autônomo, bem como inúmeras conexões diretas e reversas, segmentares, intersegmentares e conexões com estruturas cerebrais - tudo isso cria condições para a atividade reflexa da medula espinhal com a participação, tanto de suas próprias estruturas quanto do cérebro.

Tal organização permite a implementação de todos os reflexos motores do corpo, diafragma, sistema geniturinário e reto, termorregulação, reflexos vasculares, etc.

O sistema nervoso funciona de acordo com princípios reflexos. O reflexo é uma resposta do corpo a influências externas ou internas e se espalha ao longo do arco reflexo, ou seja, A própria atividade reflexa da medula espinhal é realizada por arcos reflexos segmentares. Arcos reflexos são circuitos formados por células nervosas.

Existem cinco elos no arco reflexo:

receptor;

fibra sensível conduzindo excitação para os centros;

o centro nervoso, onde a excitação muda de células sensoriais para células motoras;

fibra motora que conduz os impulsos nervosos para a periferia;

o órgão ativo é um músculo ou uma glândula.

O arco reflexo mais simples inclui neurônios sensíveis e eferentes, ao longo dos quais o impulso nervoso se move do local de origem (receptor) para o órgão de trabalho (efetor). O corpo do primeiro neurônio sensitivo (pseudo-unipolar) está localizado no gânglio espinhal . O dendrito começa com um receptor que percebe a irritação externa ou interna (mecânica, química, etc.) e a converte em um impulso nervoso que atinge o corpo da célula nervosa. Do corpo do neurônio ao longo do axônio, o impulso nervoso através das raízes sensoriais dos nervos espinhais é enviado para a medula espinhal, onde são formadas sinapses com os corpos dos neurônios efetores. Em cada sinapse interneuronal, com a ajuda de substâncias biologicamente ativas (mediadores), um impulso é transmitido. O axônio do neurônio efetor sai da medula espinhal como parte das raízes anteriores dos nervos espinhais (fibras nervosas motoras ou secretoras) e vai para o órgão de trabalho, causando contração muscular, aumento (inibição) da secreção da glândula.

Os centros reflexos e reflexos espinhais em termos funcionais são os núcleos da medula espinhal. Na região cervical da medula espinhal está o centro do nervo frênico, o centro da constrição da pupila. Nas regiões cervical e torácica existem centros motores dos músculos dos membros superiores, tórax, abdome e costas. Na região lombar existem centros dos músculos das extremidades inferiores. Na região sacral existem centros de micção, defecação e atividade sexual. Nos cornos laterais das regiões torácica e lombar encontram-se os centros sudoríparos e os centros vasomotores.

A medula espinhal tem uma estrutura segmentar. Um segmento é um segmento que dá origem a dois pares de raízes. Se as raízes traseiras de um sapo forem cortadas de um lado e as raízes dianteiras do outro, as patas do lado onde as raízes traseiras são cortadas perdem a sensibilidade e, do lado oposto, onde as raízes dianteiras são cortadas, elas ficar paralisado. Consequentemente, as raízes posteriores da medula espinhal são sensíveis e as raízes anteriores são motoras.

As reações reflexas da medula espinhal dependem da localização, da força da estimulação, da área da zona reflexa irritada, da velocidade de condução ao longo das fibras aferentes e eferentes e, finalmente, da influência do cérebro. A força e a duração dos reflexos da medula espinhal aumentam com a estimulação repetida. Cada reflexo espinhal tem seu próprio campo receptivo e sua própria localização (localização), seu próprio nível. Assim, por exemplo, o centro do reflexo cutâneo está no segmento lombar II-IV; Aquiles - nos segmentos V lombares e I-II sacrais; plantar - no sacro I-II, o centro dos músculos abdominais - nos segmentos torácicos VIII-XII. O centro vital mais importante da medula espinhal é o centro motor do diafragma, localizado nos segmentos cervicais III-IV. Danos a ele levam à morte devido à parada respiratória.

1.1. Sistema nervoso: estrutura geral

O sistema nervoso é um sistema do corpo que combina e regula vários processos fisiológicos de acordo com as mudanças nas condições do ambiente externo e interno. O sistema nervoso consiste em componentes sensoriais que respondem a estímulos emanados do ambiente, componentes integrativos que processam e armazenam dados sensoriais e outros, e componentes motores que controlam os movimentos e a atividade secretora das glândulas.

O sistema nervoso percebe estímulos sensoriais, processa informações e forma comportamentos. Tipos especiais de processamento de informações são o aprendizado e a memória, devido aos quais, quando o ambiente muda, o comportamento se adapta levando em consideração a experiência anterior. Outros sistemas, como o endócrino e o imunológico, também estão envolvidos nessas funções, mas o sistema nervoso é especializado para realizar essas funções. O processamento de informações refere-se à transmissão de informações em redes neurais, à transformação de sinais combinando-os com outros sinais (integração neural), ao armazenamento de informações na memória e à recuperação de informações da memória, ao uso de informações sensoriais para percepção, pensamento , aprendizagem, planejamento (preparação) e execução de comandos motores, formação de emoções. As interações entre os neurônios são realizadas através de processos elétricos e químicos.

O comportamento é um complexo de reações do organismo às mudanças nas condições do ambiente externo e interno. O comportamento pode ser um processo puramente interno, oculto (cognição) ou acessível à observação externa (reações motoras ou vegetativas). Em humanos, um conjunto desses atos comportamentais associados à fala é especialmente importante. Cada reação, simples ou complexa, é fornecida por células nervosas organizadas em redes neurais (conjuntos e vias nervosas).

O sistema nervoso é dividido em central e periférico (Fig. 1.1). O sistema nervoso central (SNC) consiste no encéfalo e na medula espinhal. O sistema nervoso periférico inclui raízes, plexos e nervos.

Arroz. 1.1. Estrutura geral do sistema nervoso.

MAS- Sistema nervoso central. B- Tronco cerebral: 1 - telencéfalo; 2 - diencéfalo; 3 - mesencéfalo; 4 - ponte e cerebelo, 5 - medula oblonga, 6 - estruturas medianas do telencéfalo. NO- Medula espinhal: 7 - cone espinhal; 8 - roscas terminais. G- Sistema nervoso periférico: 9 - raiz ventral; 10 - espinha dorsal; 11 - gânglio espinhal; 12 - nervo espinhal; 13 - nervo periférico misto; 14 - epineuro; 15 - perineuro; 16 - nervo mielínico; 17 - fibrócitos; 18 - endoneuro; 19 - capilar; 20 - nervo não mielinizado; 21 - receptores cutâneos; 22 - o final do neurônio motor; 23 - capilar; 24 - fibras musculares; 25 - o núcleo da célula de Schwann; 26 - interceptação de Ranvier; 27 - tronco simpático; 28 - ramal de conexão

sistema nervoso central

O sistema nervoso central coleta e processa informações sobre o ambiente provenientes dos receptores, forma reflexos e outras reações comportamentais, planeja e realiza movimentos arbitrários. Além disso, o sistema nervoso central fornece as chamadas funções cognitivas superiores (cognitivas). No sistema nervoso central, ocorrem processos associados à memória, aprendizado e pensamento.

O cérebro em processo de ontogênese é formado a partir de vesículas cerebrais resultantes do crescimento desigual das seções anteriores do tubo medular (Fig. 1.2). Essas bolhas formam o prosencéfalo (prosencéfalo) mesencéfalo (mesencéfalo) e cérebro rombóide (rombencéfalo). No futuro, o cérebro final é formado a partir do prosencéfalo (telencéfalo) e intermediário (diencéfalo) cérebro, e o cérebro rombóide é dividido em (metencéfalo) e oblongo (mielencéfalo, ou medula oblonga) cérebro. Do telencéfalo, respectivamente, os hemisférios cerebrais são formados os gânglios da base, do diencéfalo - o tálamo, epitálamo, hipotálamo, metatálamo, tratos e nervos ópticos, retina. Os nervos ópticos e a retina são partes do sistema nervoso central, como se fossem retirados do cérebro. A partir do mesencéfalo, a placa da quadrigêmea e as pernas do cérebro são formadas. A ponte e o cerebelo se formam a partir do rombencéfalo. A ponte do cérebro faz fronteira abaixo com a medula oblonga.

A parte de trás do tubo medular forma a medula espinhal, e sua cavidade se torna o canal central da medula espinhal. A medula espinhal consiste nas seções cervical, torácica, lombar, sacral e coccígea, cada uma das quais, por sua vez, consiste em segmentos.

O SNC é dividido em substância cinzenta e branca. A matéria cinzenta é um aglomerado de corpos de neurônios, a matéria branca são os processos de neurônios cobertos por uma bainha de mielina. No cérebro, a substância cinzenta está localizada no córtex cerebral, nos gânglios subcorticais, nos núcleos do tronco cerebral, no córtex cerebelar e seus núcleos. Na medula espinhal, a substância cinzenta está concentrada no meio, branca - na periferia.

Sistema nervoso periférico

O sistema nervoso periférico (SNP) é responsável pela interface entre o ambiente (ou células excitáveis) e o SNC. O SNP inclui componentes sensoriais (receptores e neurônios aferentes primários) e motores (neurônios motores somáticos e autônomos).

Arroz. 1.2. Desenvolvimento embrionário do sistema nervoso de mamíferos. Esquema do desenvolvimento do sentimento neural no estágio três (MAS) e cinco (B) bolhas do cérebro. A. eu- Vista lateral geral: 1 - curvatura craniana; 2 - curvatura cervical; 3 - nó espinhal. II- Vista superior: 4 - prosencéfalo; 5 - mesencéfalo; 6 - cérebro em forma de diamante; 7 - neurocele; 8 - parede do tubo neural; 9 - medula espinhal rudimentar.

B. eu- Vista lateral geral. B.II- Vista superior: 10 - telencéfalo; 11 - ventrículo lateral; 12 - diencéfalo; 13 - haste ocular; 14 - lente; 15 - nervo óptico; 16 - mesencéfalo; 17 - rombencéfalo; 18 - medula oblonga; 19 - medula espinhal; 20 - canal central; 21 - quarto ventrículo; 22 - aqueduto do cérebro; 23 - terceiro ventrículo. III- Vista lateral: 24 - casca nova; 25 - septo interventricular; 26 - estriado; 27 - bola pálida; 28 - hipocampo; 29 - tálamo; 30 - corpo pineal; 31 - montes superiores e inferiores; 32 - cerebelo; 33 - rombencéfalo; 34 - medula espinhal; 35 - medula oblonga; 36 - ponte; 37 - mesencéfalo; 38 - neurohipófise; 39 - hipotálamo; 40 - amígdala; 41 - trato olfatório; 42 - córtex olfativo

Parte sensorial do SNP. A percepção sensorial é a conversão da energia de um estímulo externo em um sinal nervoso. É realizado por estruturas especializadas - receptores que percebem o impacto no corpo de vários tipos de energia externa, incluindo mecânica, luz, som, estímulos químicos, mudanças de temperatura. Os receptores estão localizados nas terminações periféricas dos neurônios aferentes primários, que transmitem a informação recebida ao sistema nervoso central ao longo das fibras sensoriais dos nervos, plexos, nervos espinhais e, finalmente, ao longo das raízes posteriores da medula espinhal. ou ao longo dos nervos cranianos). Os corpos celulares das raízes dorsais e nervos cranianos estão localizados nos gânglios espinais (espinhais) ou nos gânglios dos nervos cranianos.

A parte motora do PNS. O componente motor do SNP inclui neurônios motores somáticos e autônomos (autônomos). Os neurônios motores somáticos inervam os músculos estriados. Os corpos celulares estão localizados nos cornos anteriores da medula espinhal ou no tronco encefálico, possuem longos dendritos que recebem muitas entradas sinápticas. Os neurônios motores de cada músculo formam um núcleo motor específico - um grupo de neurônios do SNC que têm funções semelhantes. Por exemplo, os músculos faciais são inervados a partir do núcleo do nervo facial. Os axônios dos neurônios motores somáticos deixam o SNC pela raiz anterior ou pelo nervo craniano.

Neurônios motores autônomos (autônomos) enviam nervos para fibras musculares lisas e glândulas - neurônios pré-ganglionares e pós-ganglionares do sistema nervoso simpático e parassimpático. Os neurônios pré-ganglionares estão localizados no sistema nervoso central - na medula espinhal ou no tronco cerebral. Ao contrário dos neurônios motores somáticos, os neurônios pré-ganglionares autônomos formam sinapses não em células efetoras (músculo liso ou glândulas), mas em neurônios pós-ganglionares, que por sua vez entram em contato sináptico diretamente com efetores.

1.2. Estrutura microscópica do sistema nervoso

A base do sistema nervoso são as células nervosas, ou neurônios, especializadas em receber sinais de entrada e em transmitir sinais para outros neurônios ou células efetoras. Além das células nervosas, o sistema nervoso contém células gliais e elementos do tecido conjuntivo. As células da neuroglia (do grego "glia" - cola) são

executam funções de suporte, tróficas e reguladoras no sistema nervoso, participando de quase todos os tipos de atividade neuronal. Quantitativamente, eles prevalecem sobre os neurônios e ocupam todo o volume entre os vasos e as células nervosas.

Célula nervosa

A principal unidade estrutural e funcional do sistema nervoso é o neurônio (Fig. 1.3). Em um neurônio, distinguem-se um corpo (soma) e processos: dendritos e um axônio. O soma e os dendritos representam a superfície receptiva da célula. O axônio de uma célula nervosa forma conexões sinápticas com outros neurônios ou com células efetoras. Um impulso nervoso sempre se propaga em uma direção: ao longo dos dendritos para o corpo celular, ao longo do axônio - do corpo celular (lei de Ramon y Cajal da polarização dinâmica da célula nervosa). Via de regra, um neurônio tem muitas "entradas" realizadas por dendritos e apenas uma "saída" (axônio) (veja a Fig. 1.3).

Os neurônios se comunicam usando potenciais de ação que se propagam ao longo dos axônios. Os potenciais de ação são transmitidos de um neurônio para o próximo como resultado da transmissão sináptica. Um potencial de ação que atinge a extremidade pré-sináptica geralmente desencadeia a liberação de um neurotransmissor, que excita a célula pós-sináptica de modo que uma descarga de um ou mais potenciais de ação ocorra nela, ou inibe sua atividade. Os axônios não apenas transmitem informações no nervo

Arroz. 1.3. A estrutura de um neurônio. MAS- Um neurônio típico, constituído pelo próprio corpo, dendritos e um axônio: 1 - o início do axônio; 2 - dendritos; 3 - corpo do neurônio; 4 - axônio; 5 - Gaiola de Schwann; 6 - ramificação do axônio. B- Corpo do neurônio aumentado. O outeirinho axonal não contém a substância de Nissl: 7 - núcleo; 8 - Aparelho de Golgi; 9 - mitocôndrias; 10 - outeiro axonal; 11 - Substância Nissl

cadeias, mas também entregam substâncias químicas por transporte axônico para as terminações sinápticas.

Existem inúmeras classificações de neurônios de acordo com a forma de seu corpo, o comprimento e a forma dos dendritos e outras características (Fig. 1.4). De acordo com sua significância funcional, as células nervosas são divididas em aferentes (sensoriais, sensoriais), entregando impulsos ao centro, eferentes (motoras, motoras), levando informações do centro para a periferia, e interneurônios, nos quais os impulsos são processados ​​e colaterais. conexões são organizadas.

Uma célula nervosa desempenha duas funções principais: processamento específico de informações recebidas e transmissão de um impulso nervoso, e biossintética, visando manter sua atividade vital. Isso encontra expressão na ultraestrutura da célula nervosa. A transferência de informações de uma célula nervosa para outra, a unificação das células nervosas em sistemas e complexos de complexidade variável são realizados por estruturas neuronais: axônios, dendritos e sinapses. As organelas associadas ao fornecimento do metabolismo energético, a função de síntese de proteínas da célula, são encontradas na maioria das células; nas células nervosas, eles desempenham as funções de fornecimento de energia para a célula, processamento e transmissão de informações (ver Fig. 1.3).

Estrutura de um neurônio. Soma. O corpo da célula nervosa tem uma forma redonda ou oval, no centro (ou ligeiramente excêntrico) está o núcleo. Ele contém o nucléolo e é circundado por membranas nucleares externas e internas com cerca de 70 Å de espessura cada, separadas por peri-

Arroz. 1.4. Variantes de neurônios de diferentes formas.

MAS- Neurônio pseudo-unipolar. B- Célula de Purkinje (dendritos, axônio). NO- célula piramidal (axônio). G- motoneurônio do corno anterior (axônio)

espaço nuclear, cujas dimensões são variáveis. No carioplasma distribuem-se pedaços de cromatina, localizados principalmente na membrana nuclear interna. No citoplasma das células nervosas, existem elementos de um retículo citoplasmático granular e não granular, polissomos, ribossomos, mitocôndrias, lisossomos, corpos multibolhas e outras organelas (Fig. 1.5).

O aparelho de biossíntese em neurônios inclui corpos de Nissl - cisternas achatadas do retículo endoplasmático granular firmemente adjacentes umas às outras, bem como um aparelho de Golgi bem definido. Além disso, o soma contém numerosas mitocôndrias, que determinam seu metabolismo energético, e elementos do citoesqueleto, incluindo neurofilamentos e microtúbulos. Lisossomos e fagossomos são as principais organelas do "trato digestivo intracelular".

Dendritos. Os dendritos e seus ramos determinam o campo receptivo de uma célula em particular (veja a Fig. 1.5). Um exame microscópico eletrônico revela que o corpo de um neurônio gradualmente se transforma em um dendrito. Não há limites nítidos e diferenças pronunciadas na ultraestrutura do soma e na seção inicial de um grande dendrito. Os dendritos são muito variáveis ​​em forma, tamanho, ramificação e ultraestrutura. Normalmente, vários dendritos se estendem do corpo celular. O comprimento do dendrito pode exceder 1 mm, eles representam mais de 90% da área de superfície do neurônio.

Os principais componentes do citoplasma dendrítico são os microtúbulos e os neurofilamentos; as partes proximais dos dendritos (mais próximas do corpo celular) contêm corpos de Nissl e seções do aparelho de Golgi. Anteriormente, acreditava-se que os dendritos não eram eletricamente excitáveis; agora foi provado que os dendritos de muitos

Arroz. 1.5. Ultraestrutura da célula nervosa.

1 - núcleo; 2 - retículo endoplasmático granular; 3 - complexo lamelar (Golgi); 4 - mitocôndrias; 5 - lisossomos; 6 - corpo multivesicular; 7 - polissomos

os neurônios possuem condutividade voltagem-dependente, que se deve à presença de canais de cálcio em suas membranas, após a ativação dos quais são gerados potenciais de ação.

Axônio. O axônio se origina na colina axônica - uma seção especializada da célula (geralmente o soma, mas às vezes o dendrito) (veja a Fig. 1.3). O axônio e o axônio diferem do soma e das porções proximais dos dendritos pela ausência de retículo endoplasmático granular, ribossomos livres e aparelho de Golgi. O axônio contém um retículo endoplasmático liso e um citoesqueleto pronunciado.

Os axônios são cobertos por uma bainha de mielina, formando fibras de mielina. Feixes de fibras (que podem conter fibras não mielinizadas individuais) compõem a substância branca do cérebro, nervos cranianos e periféricos. Quando o axônio passa para a terminação pré-sináptica preenchida com vesículas sinápticas, o axônio forma uma extensão em forma de cone.

O entrelaçamento de axônios, dendritos e processos de células gliais criam padrões complexos e não repetitivos do neurópilo. A distribuição de axônios e dendritos, seu arranjo mútuo, relações aferentes-eferentes, padrões de sinaptoarquitetônica determinam os mecanismos da função integrativa do cérebro.

Tipos de neurônios. O polimorfismo na estrutura dos neurônios é determinado pelo seu papel diferente na atividade sistêmica do cérebro como um todo. Assim, os neurônios dos gânglios das raízes posteriores da medula espinhal (gânglios espinhais) recebem informações não por transmissão sináptica, mas por terminações nervosas sensoriais nos órgãos receptores. De acordo com isso, os corpos celulares desses neurônios são desprovidos de dendritos e não recebem terminações sinápticas (células bipolares; Fig. 1.6). Depois de deixar o corpo celular, o axônio de tal neurônio é dividido em dois ramos, um dos quais (o processo periférico) é enviado como parte do nervo periférico para o receptor, e o outro ramo (o processo central) entra na medula espinhal. medula (como parte da raiz posterior) ou o tronco encefálico (dentro do nervo craniano). Outros tipos de neurônios, como as células piramidais no córtex cerebral e as células de Purkinje no córtex cerebelar, estão ocupados processando informações. Seus dendritos são cobertos por espinhos dendríticos e possuem uma superfície extensa; eles recebem um grande número de entradas sinápticas (células multipolares; veja Fig. 1.4, 1.6). Pode-se classificar os neurônios de acordo com o comprimento de seus axônios. Nos neurônios de Golgi tipo 1, os axônios são curtos, terminando, como dendritos, próximos ao soma. Neurônios do 2º tipo têm axônios longos, às vezes maiores que 1 m.

neuróglia

Outro grupo de elementos celulares do sistema nervoso é a neuroglia (Fig. 1.7). No SNC humano, o número de células neurogliais é uma ordem de magnitude maior que o número de neurônios: 10 13 e 10 12, respectivamente. Uma relação morfológica próxima é a base para interações fisiológicas e patológicas entre a glia e os neurônios. Sua relação é descrita pelo conceito de processos dinâmicos de sinalização neuronal-glial. A capacidade de transmitir sinais de neurônios para glia e, portanto, para outros neurônios, abre muitas opções para "cross-talk" intercelular.

Existem vários tipos de neuroglia; no SNC, a neuroglia é representada por astrócitos e oligodendrócitos, e no SNP por células de Schwann e células satélites. Além disso, células microgliais e células ependimárias são consideradas células gliais centrais.

astrócitos(nomeado devido à sua forma estrelada) regulam o estado do microambiente em torno dos neurônios do SNC. Seus processos envolvem grupos de terminações sinápticas, que são isoladas das sinapses vizinhas como resultado. Processos especiais - "pernas" de astrócitos formam contatos com capilares e tecido conjuntivo na superfície do cérebro e da medula espinhal (pia-máter) (Fig. 1.8). As pernas limitam a livre difusão de substâncias no SNC. Os astrócitos podem absorver ativamente K+ e neurotransmissores e depois metabolizá-los. Devido à permeabilidade seletivamente aumentada para íons K +, a astroglia regula a ativação de enzimas necessárias para manter o metabolismo dos neurônios, bem como para remover mediadores e outros agentes liberados durante a neuroestimulação.

Arroz. 1.6. Classificação dos neurônios de acordo com o número de processos que se estendem do corpo celular.

MAS - bipolar. B- pseudo-unipolar. NO- multipolar. 1 - dendritos; 2 - axônio

Arroz. 1.7. Principais tipos de células gliais.

MAS- Astrócitos protoplasmáticos. B- célula microglial. NO- oligoderdrócitos. G- astrócitos fibrosos

atividade final. A astroglia está envolvida na síntese de mediadores imunológicos: citocinas, outras moléculas sinalizadoras (monofosfato de guanosina cíclico - COMP,óxido nítrico - NO), então transferido para os neurônios - na síntese de fatores de crescimento gliais ( GDNF), envolvidos no trofismo e reparo de neurônios. Os astrócitos são capazes de responder a um aumento na concentração sináptica de neurotransmissores e alterações na atividade elétrica dos neurônios por alterações na concentração intracelular de Ca 2+ . Isso cria uma "onda" de migração de Ca 2+ entre os astrócitos, capaz de modular o estado de muitos neurônios.

Assim, a astroglia, não sendo apenas um componente trófico do sistema nervoso, está envolvida no funcionamento específico do tecido nervoso. No citoplasma dos astrócitos existem filamentos gliais que desempenham uma função de suporte mecânico no tecido do SNC. Em caso de dano, os processos dos astrócitos contendo filamentos gliais sofrem hipertrofia e formam uma cicatriz glial.

função principal oligodendrócitosé fornecer isolamento elétrico dos axônios formando uma bainha de mielina (Fig. 1.9). É um envoltório de várias camadas enrolado em espiral sobre a membrana plasmática dos axônios. No SNP, a bainha de mielina é formada pelas membranas das células de Schwann (veja a Figura 1.18). Presentes de mielina

É um pacote de lâminas de membranas plasmáticas específicas ricas em fosfolipídios, e também contém vários tipos de proteínas, diferentes no SNC e SNP. As estruturas das proteínas permitem que as membranas plasmáticas se agrupem firmemente. Com o crescimento da membrana da célula glial, ela gira em torno do axônio do neurônio com a formação de uma espiral em camadas com uma membrana plasmática dupla ao redor do axônio. A espessura da bainha de mielina pode ser de 50 a 100 membranas, que desempenham o papel de isolante elétrico do axônio, impedindo a troca iônica entre o citosol do axônio e o meio extracelular.

Além disso, a neuróglia inclui células satélites que encapsulam os neurônios dos gânglios dos nervos espinhais e cranianos, regulando o microambiente ao redor desses neurônios da mesma forma que os astrócitos (Fig. 1.10).

Outro tipo de célula micróglia, ou fagócitos latentes. A microglia é a única representação de células imunocompetentes no SNC. É amplamente representado em todo o tecido cerebral humano e compõe 9-12% da população glial total na substância cinzenta e 7,5-9% na substância branca. Ao contrário dos astrócitos, as células microgliais se originam de células-tronco e, em condições normais, se ramificaram

Arroz. 1.8. Interação de astrócitos com elementos celulares circundantes.

1 - tanicita; 2 - cavidade do ventrículo; 3 - células ependimárias; 4 - capilar; 5 - neurônio; 6 - axônio mielinizado; 7 - pia-máter; 8 - espaço subaracnóideo.

A figura mostra dois astrócitos e sua relação com as células ependimárias que revestem o ventrículo, o pericário, os dendritos dos neurônios, o capilar e o epitélio escamoso da pia-máter. Deve-se notar que esta figura é esquemática e a conexão do neurônio simultaneamente com o ventrículo e o espaço subaracnóideo é improvável.

Arroz. 1.9. Oligodendrócitos: formação da bainha de mielina do axônio. 1 - axônio; 2 - mielina; 3 - retículo endoplasmático liso; 4 - neurofilamentos; 5 - mitocôndrias

Arroz. 1.10. Interação de células da glia e neurônios. Esquematicamente mostrado por setas. 1 - célula glial satélite; 2 - células gliais sintetizando mielina

forma viscosa com muitos processos. A ativação da microglia, em particular sob condições de hipóxia, é acompanhada pela produção de mediadores pró-inflamatórios com propriedades tóxicas. A reação inflamatória crônica que eles mantêm no tecido cerebral leva a perdas neuronais retardadas, distúrbios microcirculatórios e alterações na função da barreira hematoencefálica.

Sob condições patológicas, as células microgliais retraem seus processos e assumem uma forma amebóide, que corresponde à sua pronunciada ativação funcional até o estado de fagocitose. Quando o tecido cerebral é danificado, a microglia, juntamente com os fagócitos que penetram no SNC a partir da corrente sanguínea, contribuem para a remoção dos produtos de decomposição celular.

O tecido do SNC é separado do líquido cefalorraquidiano (LCR) que preenche os ventrículos do cérebro por um epitélio formado por células ependimárias. O epêndima medeia a difusão de muitas substâncias entre o espaço extracelular do cérebro e o LCR. O LCR é secretado por células ependimárias especializadas dos plexos coróides no sistema ventricular.

O fornecimento de nutrientes para as células cerebrais e a remoção de produtos residuais celulares ocorrem através do sistema vascular.

sistema. Embora o tecido nervoso esteja repleto de capilares e outros vasos sanguíneos, a barreira hematoencefálica (BHE) limita a difusão de muitas substâncias entre o sangue e o tecido do SNC.

1.3. Transmissão elétrica de informações entre neurônios

A atividade normal do sistema nervoso depende da excitabilidade de seus neurônios. Excitabilidade- esta é a capacidade das membranas celulares de responder à ação de estímulos adequados com alterações específicas na condutividade iônica e potencial de membrana. Excitação- um processo eletroquímico que ocorre exclusivamente na membrana citoplasmática da célula e é caracterizado por alterações em seu estado elétrico, o que desencadeia uma função específica para cada tecido. Assim, a excitação da membrana muscular causa sua contração, e a excitação da membrana do neurônio causa a condução de um sinal elétrico ao longo dos axônios. Os neurônios não possuem apenas voltagem controlada, ou seja, canais iônicos regulados pela ação de um excitador elétrico, mas também quimiocontrolados e controlados mecanicamente.

Existem diferenças na relação entre potencial de membrana/permeabilidade de membrana e o tipo de estímulo. Quando exposto a um estímulo elétrico, a cadeia de eventos é a seguinte: estímulo (corrente elétrica) => mudança do potencial de membrana (até o potencial crítico) => ativação de canais iônicos dependentes de voltagem => mudança na permeabilidade iônica da membrana => mudança nas correntes iônicas através da membrana => mais mudança no potencial de membrana (formação de um potencial de ação).

Quando exposto a um estímulo químico, ocorre uma cadeia de eventos fundamentalmente diferente: estímulo (substância química) => ligação química do estímulo e do receptor do canal iônico quimiocontrolado => mudança na conformação do complexo ligante-receptor e abertura dos canais iônicos controlados pelo receptor (quimiocontrolado) => mudança no permeabilidade iônica da membrana => mudança nas correntes de íons através da membrana => mudança no potencial de membrana (formação, por exemplo, potencial local).

A cadeia de eventos sob a influência de um estímulo mecânico é semelhante à anterior, pois neste caso os receptores também são ativados.

canais iônicos fechados: estímulo (estresse mecânico) => mudança na tensão da membrana => abertura de canais iônicos controlados pelo receptor (controlados mecanicamente) => mudança na permeabilidade iônica da membrana => mudança nas correntes iônicas através da membrana => mudança no potencial da membrana (formação de um potencial induzido mecanicamente).

As propriedades elétricas passivas de uma célula estão relacionadas às propriedades elétricas de sua membrana, citoplasma e ambiente externo. As propriedades elétricas da membrana celular são determinadas por suas características capacitivas e resistivas, uma vez que a bicamada lipídica pode ser comparada diretamente tanto a um capacitor quanto a um resistor. As características capacitivas da bicamada lipídica e da membrana real são semelhantes, enquanto as resistivas diferem devido à presença, em primeiro lugar, de proteínas que formam canais iônicos. Para a maioria das células, a resistência de entrada se comporta de forma não linear: para a corrente fluindo em uma direção, é maior do que na direção oposta. Essa propriedade de assimetria reflete uma reação ativa e é chamada de endireitamento. A corrente que flui através da membrana é determinada pelos componentes capacitivos e resistivos. O componente resistivo descreve a corrente iônica real, uma vez que a eletricidade é transportada na célula por íons. O movimento de íons para dentro ou para fora da célula é impedido pela membrana plasmática. Como a membrana é uma bicamada lipídica impermeável aos íons, ela é resistente. Por outro lado, a membrana tem alguma condutividade para os íons que passam pelos canais iônicos. Devido ao obstáculo ao livre movimento dos íons, os mesmos íons são encontrados fora e dentro da célula, mas em concentrações diferentes.

Existem dois mecanismos fundamentais para o movimento de substâncias através da membrana - por difusão simples (Fig. 1.11) e quando

Arroz. 1.11. Transporte de substâncias através da membrana celular.

MAS- difusão simples. B- difusão facilitada. NO- transporte ativo: 1- membrana

o poder de transportadores específicos embutidos na membrana e representando proteínas integrais transmembrana. O último mecanismo inclui difusão facilitada e transporte iônico ativo, que pode ser ativo primário e ativo secundário.

Por difusão simples (sem a ajuda de um transportador), compostos orgânicos insolúveis em água e gases (oxigênio e dióxido de carbono) podem ser transportados através da bicamada lipídica dissolvendo-os nos lipídios da membrana celular; íons Na +, Ca 2+, K +, Cl - através dos canais iônicos da membrana celular, conectando o citoplasma das células com o ambiente externo (transporte iônico passivo, que é determinado por um gradiente eletroquímico e é direcionado a partir de um potencial para um menor: dentro da célula para íons Na +, Ca 2+, Cl -, fora - para íons K +); moléculas de água através da membrana (osmose).

Com a ajuda de transportadores específicos, a difusão facilitada independente de energia de vários compostos é realizada (veja a Fig. 1.11). Um exemplo notável de difusão facilitada é o transporte de glicose através da membrana do neurônio. Sem um transportador astrocítico especializado, a entrada de glicose nos neurônios seria praticamente impossível, já que se trata de uma molécula polar relativamente grande. Devido à sua rápida conversão em glicose-6-fosfato, o nível de glicose intracelular é menor que o nível extracelular e, portanto, um gradiente é mantido para garantir um fluxo contínuo de glicose para os neurônios.

O transporte ativo primário dependente de energia de íons Na+, Ca2+, K+ e H+ é o transporte dependente de energia de substâncias contra seus gradientes eletroquímicos (ver Fig. 1.11). Graças a ele, as células podem acumular íons em concentrações mais altas do que no ambiente. O movimento de uma concentração mais baixa para uma mais alta e a manutenção de um gradiente de estado estacionário são possíveis apenas com o fornecimento contínuo de energia ao processo de transporte. O transporte ativo primário envolve o consumo direto de ATP. As bombas de energia ATP (ATPase) transportam íons contra seu gradiente de concentração. Com base nas características da organização molecular, distinguem-se 3 classes - P, V e F (Fig. 1.12). Todas as três classes de ATPases têm um ou mais sítios de ligação de ATP na superfície da membrana citosólica. A classe P inclui Ca 2+ -ATPase e Na + /K + -ATPase. Os transportadores de transporte de íons ativos são específicos para a substância transportada e são saturáveis, ou seja, seu fluxo é máximo quando todos os locais específicos de ligação à substância transportada estão ocupados.

Muitos gradientes do potencial eletroquímico da célula, que são uma condição necessária para o transporte passivo de íons, aparecem como resultado de seu transporte ativo. Assim, gradientes de K + e Na + surgem como resultado de sua transferência ativa de Na + / K + - pela bomba (Fig. 1.13). Devido à atividade da bomba de Na + /K + - dentro da célula, os íons K + estão presentes em maior concentração, mas tendem a passar por difusão para o meio extracelular ao longo do gradiente de concentração. Para manter a igualdade de cargas positivas e negativas dentro da célula, a liberação de íons K+ para o meio externo deve ser compensada pela entrada de íons Na+ na célula. Como a membrana em repouso é muito menos permeável aos íons Na+ do que aos íons K+, o potássio deve deixar a célula ao longo de um gradiente de concentração. Como resultado, uma carga positiva se acumula na parte externa da membrana e uma carga negativa se acumula na parte interna. Isso mantém o potencial de repouso da membrana.

O transporte ativo secundário de vários íons e moléculas também utiliza a energia acumulada como resultado do consumo de ATP e gasta na criação de um gradiente de concentração. O gradiente de concentração de íons em relação à membrana é usado como fonte de energia criada pelo transporte ativo primário (Fig. 1.14). Assim, o transporte ativo secundário inclui cotransporte e contratransporte: o fluxo de íons de uma concentração mais alta (estado de energia mais alta) para uma concentração mais baixa (estado de energia mais baixa) fornece energia para mover a substância ativamente transportada de sua região de baixa concentração para sua região de alta concentração.

Arroz. 1.12. Três classes de bombas de íons dependentes de ATP. MAS- Classe P. B- F 1 - classe NO- Classe V 1

Potenciais celulares determinados pelo transporte passivo de íons

Em resposta ao sublimiar, próximo aos impulsos de corrente elétrica limiar e limiar, surgem um potencial eletrotônico passivo, uma resposta local e um potencial de ação, respectivamente (Fig. 1.15). Todos esses potenciais são determinados pelo transporte passivo de íons através da membrana. Sua ocorrência requer polarização da membrana celular, que pode ser realizada extracelularmente (geralmente observada nas fibras nervosas) e intracelular (geralmente observada no corpo celular).

Potencial eletrotônico passivo surge em resposta a um impulso subliminar, que não leva à abertura de canais iônicos e é determinado apenas pelas propriedades capacitivas e resistivas da membrana celular. O potencial eletrotônico passivo é caracterizado por uma constante de tempo, que reflete as propriedades passivas da membrana, o curso de tempo das mudanças no potencial de membrana, ou seja, a taxa na qual ele muda de um valor para outro. Passar-

Arroz. 1.13. Mecanismo de trabalho da bomba de Na + /K +

Arroz. 1.14. O mecanismo de operação do transporte ativo secundário. MAS- Estágio 1. B- Fase 2. NO- Etapa 3: 1 - Na+; 2 - a molécula da substância a ser transferida contra o gradiente de concentração; 3 - transportador. Quando o Na+ se liga ao transportador, ocorrem mudanças alostéricas no sítio de ligação da proteína carreadora para a molécula da substância transferida, o que causa uma mudança conformacional na proteína carreadora, permitindo que os íons Na+ e a substância ligada saiam do outro. lado da membrana

Um forte potencial eletrotônico é caracterizado pela igualdade das taxas de subida e descida do expoente. Existe uma relação linear entre as amplitudes do estímulo elétrico e o potencial eletrotônico passivo, e um aumento na duração do pulso não altera esse padrão. O potencial eletrotônico passivo se propaga ao longo do axônio com atenuação, que é determinada pelo comprimento constante da membrana.

Quando a força do impulso elétrico se aproxima do valor limite, resposta de membrana local, que se manifesta por uma mudança na forma do potencial eletrotônico passivo e o desenvolvimento de um pico independente de pequena amplitude, assemelhando-se a uma curva em forma de S (ver Fig. 1.15). Os primeiros sinais de uma resposta local são registrados sob a ação de estímulos que são aproximadamente 75% do valor do limiar. Com o aumento da corrente irritante, a amplitude da resposta local aumenta de forma não linear e pode não só atingir o potencial crítico, mas também ultrapassá-lo, sem desenvolver, no entanto, um potencial de ação. O desenvolvimento independente de uma resposta local está associado a um aumento da permeabilidade ao sódio da membrana através dos canais de sódio que fornecem uma corrente de entrada, que, em um estímulo limiar, causa a fase de despolarização do potencial de ação. No entanto, com um estímulo subliminar, esse aumento da permeabilidade é insuficiente para desencadear o processo de despolarização regenerativa da membrana, pois apenas uma pequena parte dos canais de sódio se abre. Começou de-

Arroz. 1.15. potenciais de membrana celular.

MAS- Dinâmica de mudanças no potencial de membrana em função da força do impulso de corrente elétrica despolarizante. B- Aumento discreto da força do impulso despolarizante

polarização pára. Como resultado da liberação de íons K + da célula, o potencial retorna ao nível do potencial de repouso. Ao contrário do potencial de ação, a resposta local não tem um limiar claro de ocorrência e não obedece à lei do tudo ou nada: com o aumento da força do impulso elétrico, a amplitude da resposta local aumenta. No corpo, a resposta local é a expressão eletrofisiológica da excitação local e geralmente precede o potencial de ação. Às vezes, uma resposta local pode existir por conta própria na forma de um potencial pós-sináptico excitatório. Exemplos do valor independente do potencial local são a condução da excitação das células amácrinas da retina - neurônios do SNC desprovidos de axônios, para as terminações sinápticas, bem como a resposta da membrana pós-sináptica de uma sinapse química e a transmissão comunicativa de informações entre as células nervosas que geram potenciais sinápticos.

No valor limite do impulso elétrico irritante, potencial de acção, consistindo de fases de despolarização e repolarização (Fig. 1.16). Um potencial de ação começa como resultado de um deslocamento do potencial de repouso (por exemplo, de -90 mV) sob a ação de um pulso de corrente elétrica retangular para um nível de potencial crítico (diferente para diferentes tipos de células). A fase de despolarização é baseada na ativação de todos os canais de sódio dependentes de voltagem, seguido por

Arroz. 1.16. Alterações no potencial de membrana de um neurônio (MAS) e condutividade de íons através do plasmalema (B) quando ocorre um potencial de ação. 1 - despolarização rápida; 2 - ultrapassagem; 3 - repolarização; 4 - potencial limiar; 5 - hiperpolarização; 6 - potencial de repouso; 7 - despolarização lenta; 8 - potencial de ação; 9 - permeabilidade para íons sódio; 10 - permeabilidade para íons de potássio.

As curvas de condução de íons são interconectadas com a curva de potencial de ação

Como resultado, o transporte passivo de íons Na+ para dentro da célula aumenta e ocorre uma mudança no potencial de membrana até 35 mV (esse nível de pico é diferente para células de diferentes tipos). O excesso do potencial de ação acima da linha zero é chamado de overshoot. Ao atingir o pico, o valor do potencial cai na região negativa, atingindo o potencial de repouso (fase de repolarização). A repolarização baseia-se na inativação dos canais de sódio dependentes de voltagem e na ativação dos canais de potássio dependentes de voltagem. Os íons K+ saem da célula por transporte passivo e a corrente resultante leva a um deslocamento do potencial de membrana para a região negativa. A fase de repolarização termina com a hiperpolarização do traço ou a despolarização do traço - mecanismos iônicos alternativos para retornar o potencial de membrana ao nível do potencial de repouso (ver Fig. 1.16). Com o primeiro mecanismo, a repolarização atinge um valor de repouso e continua em uma área mais negativa, após o que retorna ao nível do potencial de repouso (traço de hiperpolarização); no segundo, a repolarização ocorre lentamente e passa suavemente para o potencial de repouso (traço de despolarização). O desenvolvimento do potencial de ação é acompanhado por mudanças de fase na excitabilidade celular - da excitabilidade aumentada à refratariedade absoluta e relativa.

Atividade bioelétrica dos neurônios

O primeiro tipo de atividade bioelétrica das células é inerente aos neurônios silenciosos, que não são capazes de gerar potenciais de ação de forma independente. O potencial de repouso dessas células não muda (Fig. 1.17).

Neurônios do segundo tipo são capazes de gerar independentemente potenciais de ação. Entre elas, destacam-se as células que geram atividade rítmica regular e irregular ou burst (um burst consiste em vários potenciais de ação, após os quais se observa um curto período de repouso).

O terceiro tipo de atividade bioelétrica inclui neurônios que podem gerar independentemente flutuações do potencial de repouso de forma sinusoidal ou dente de serra que não atingem o potencial crítico. Apenas oscilações raras podem atingir o limiar e causar a geração de potenciais de ação simples. Esses neurônios são chamados de neurônios marcapassos (Fig. 1.17).

O "comportamento" de neurônios individuais e interações interneuronais são influenciados pela polarização de longo prazo (despolarização ou hiperpolarização) das membranas celulares pós-sinápticas.

A estimulação dos neurônios com uma corrente elétrica despolarizante constante causa respostas com descargas rítmicas de potenciais de ação. Após a cessação da despolarização prolongada da membrana, inibição pós-ativação em que a célula é incapaz de gerar potenciais de ação. A duração do estágio de inibição pós-ativação se correlaciona diretamente com a amplitude da corrente estimulante. Em seguida, a célula restaura gradualmente o ritmo habitual de geração potencial.

Ao contrário, uma corrente hiperpolarizante constante inibe o desenvolvimento do potencial de ação, o que é de particular importância em relação aos neurônios com atividade espontânea. Um aumento na hiperpolarização da membrana celular leva a uma diminuição na frequência da atividade de pico e a um aumento na amplitude de cada potencial de ação; o próximo estágio é a cessação completa da geração potencial. Após a cessação da hiperpolarização prolongada da membrana, a fase começa ativação pós-freio, quando a célula começa a gerar espontaneamente em uma frequência mais alta do que o normal, potenciais de ação. A duração do estágio de ativação pós-ativação correlaciona-se diretamente com a amplitude da corrente hiperpolarizante, após o que a célula restaura gradualmente o ritmo usual de geração de potencial.

Arroz. 1.17. Tipos de atividade bioelétrica das células nervosas

1.4. Condução da excitação ao longo da fibra nervosa

Os padrões de condução da excitação ao longo das fibras nervosas são determinados por características elétricas e morfológicas dos axônios. Os troncos nervosos são compostos de fibras mielinizadas e não mielinizadas. A membrana de uma fibra nervosa não mielinizada está em contato direto com o meio externo, ou seja, a troca de íons entre o ambiente intracelular e extracelular pode ocorrer em qualquer ponto da fibra não mielinizada. A fibra nervosa mielinizada é coberta em maior extensão por uma bainha gordurosa (mielina) que atua como isolante (Fig. 1.18).

A mielina de uma célula glial forma uma região de fibra nervosa mielinizada, separada da próxima região formada por outra célula glial, uma área não mielinizada - a interceptação de Ranvier (Fig. 1.19). O comprimento do nó de Ranvier é de apenas 2 µm, e o comprimento da seção de fibra mielinizada entre os nós adjacentes de Ranvier atinge 2000 µm. Os nódulos de Ranvier estão completamente livres de mielina e podem entrar em contato com o fluido extracelular, ou seja, a atividade elétrica da fibra nervosa mielinizada é limitada pela membrana de interceptação de Ranvier, através da qual os íons são capazes de penetrar. Nessas regiões da membrana, observa-se a maior densidade de canais de sódio dependentes de voltagem.

O potencial eletrotônico passivo se propaga ao longo da fibra nervosa em distâncias curtas (Fig. 1.20), enquanto sua amplitude

Arroz. 1.18. Esquema de mielinização de uma fibra nervosa periférica. MAS- Fases de mielinização. a - o axônio é aprisionado pelo processo da célula de Schwann; b - o processo da célula de Schwann se enrola ao redor do axônio; c - A célula de Schwann perde a maior parte do citoplasma, transformando-se em uma bainha lamelar ao redor do axônio. B- Axônios não mielinizados cercados por um processo de células de Schwann

Arroz. 1.19. Estrutura de interceptação Ranvier.

1 - membrana plasmática do axônio;

2 - membranas de mielina; 3 - citosol da célula de Schwann; 4 - Zona de interceptação Ranvier; 5 - membrana plasmática da célula de Schwann

lá, a taxa de subida e descida diminui com a distância (fenômeno de decaimento da excitação). A propagação da excitação na forma de um potencial de ação não é acompanhada por uma mudança na forma ou na amplitude do potencial, uma vez que os canais iônicos dependentes de voltagem são ativados durante a despolarização do limiar, o que não ocorre durante a propagação de um potencial eletrotônico passivo . O processo de propagação do potencial de ação depende das propriedades passivas (capacitância, resistência) e ativas (ativação de canais controlados por voltagem) da membrana da fibra nervosa.

Tanto o ambiente interno quanto o externo do axônio são bons condutores. A membrana do axônio, apesar de suas propriedades isolantes, também pode conduzir corrente devido à presença de canais de “vazamento” de íons. Quando uma fibra não mielinizada é irritada, os canais de sódio dependentes de voltagem se abrem no local da irritação, o que causa a ocorrência de uma corrente de entrada e a geração de uma fase de despolarização do potencial de ação nesta seção do axônio. A corrente de entrada de Na+ induz círculos de corrente local entre as regiões despolarizadas e não despolarizadas da membrana. Devido ao mecanismo descrito na fibra não mielinizada, o potencial de ação se propaga em ambas as direções a partir do local de excitação.

Em uma fibra nervosa mielinizada, os potenciais de ação são gerados apenas nos nódulos de Ranvier. A resistência elétrica das áreas cobertas pela bainha de mielina é alta e não permite o desenvolvimento de correntes circulares locais, necessárias para gerar um potencial de ação. Com a propagação da excitação ao longo da fibra mielinizada, o impulso nervoso salta de uma interceptação de Ranvier para outra (condução saltatória) (Fig. 1.20). Nesse caso, o potencial de ação pode se espalhar em ambas as direções a partir do local da irritação, como em uma fibra não mielinizada. Condução saltatória

Arroz. 1,20. Esquema da distribuição do potencial elétrico ao longo da fibra nervosa.

UMA- Propagação do potencial de ação ao longo do axônio não mielinizado: a - axônio em repouso; b - início do potencial de ação e ocorrência de correntes locais; c - distribuição de correntes locais; d - propagação do potencial de ação ao longo do axônio. B- Propagação do potencial de ação do corpo do neurônio até a terminação terminal. B- Condução do impulso saltatório ao longo da fibra mielinizada. Os nós de Ranvier separam os segmentos da bainha de mielina do axônio

a condução de impulso fornece uma velocidade de excitação 5-50 vezes maior em comparação com a fibra não mielinizada. Além disso, é mais econômico, pois a despolarização local da membrana do axônio apenas no nó de Ranvier leva à perda de íons 100 vezes menor do que a formação de correntes locais em uma fibra não mielinizada. Além disso, durante a condução saltatória, os canais de potássio dependentes de voltagem são minimamente envolvidos, pelo que os potenciais de ação das fibras mielinizadas muitas vezes não apresentam uma fase de hiperpolarização traço.

Leis da condução da excitação ao longo da fibra nervosa Primeira lei: quando a fibra nervosa está irritada, a excitação se espalha ao longo do nervo em ambas as direções.

Segunda lei: a propagação da excitação em ambas as direções ocorre na mesma velocidade.

Terceira lei: a excitação se espalha ao longo do nervo sem o fenômeno de atenuação, ou sem decréscimo. Quarta Lei: a condução da excitação ao longo da fibra nervosa só é possível com sua integridade anatômica e fisiológica. Qualquer lesão na membrana superficial da fibra nervosa (transecção, compressão devido à inflamação e inchaço dos tecidos circundantes) interrompe a condução da irritação. A condução também é perturbada quando o estado fisiológico da fibra muda: bloqueio dos canais iônicos, resfriamento, etc.

Quinta lei: a excitação da propagação ao longo das fibras nervosas é isolada, i.e. não passa de uma fibra para outra, mas excita apenas aquelas células com as quais as terminações dessa fibra nervosa entram em contato. Devido ao fato de que a composição do nervo periférico geralmente inclui muitas fibras diferentes (motoras, sensoriais, vegetativas), inervando diferentes órgãos e tecidos e desempenhando diferentes funções, a condução isolada ao longo de cada fibra é de particular importância.

Sexta lei: a fibra nervosa não se cansa; o potencial de ação da fibra tem a mesma amplitude por muito tempo.

Sétima Lei: a taxa de condução da excitação é diferente em diferentes fibras nervosas e é determinada pela resistência elétrica do ambiente intra e extracelular, a membrana do axônio, e também pelo diâmetro da fibra nervosa. Com um aumento no diâmetro da fibra, a taxa de condução da estimulação aumenta.

Classificação das fibras nervosas

Com base na velocidade de condução da excitação ao longo das fibras nervosas, na duração das fases do potencial de ação e nas características estruturais, distinguem-se três tipos principais de fibras nervosas: A, B e C.

Todas as fibras do tipo A são mielinizadas; eles são divididos em 4 subgrupos: α, β, γ e δ. O maior diâmetro das fibras αA (12-22 mícrons), que determina a alta velocidade de excitação através delas (70-170 m/s). As fibras do tipo αA em humanos conduzem a excitação dos neurônios motores dos cornos anteriores da medula espinhal para os músculos esqueléticos, bem como dos receptores proprioceptivos musculares para os centros sensoriais do sistema nervoso central.

Outras fibras tipo A(β, γ e δ) têm um diâmetro menor, uma taxa de condução mais lenta e um potencial de ação mais longo. Esses grupos de fibras incluem fibras predominantemente sensoriais que conduzem impulsos de vários receptores no sistema nervoso central; a exceção são as fibras γA, que conduzem a excitação dos neurônios γ dos cornos anteriores da medula espinhal para as fibras musculares intrafusais.

fibras tipo B também mielinizadas, relacionadas principalmente às fibras pré-ganglionares do sistema nervoso autônomo. A velocidade de condução ao longo deles é de 3-18 m / s, a duração do potencial de ação é quase 3 vezes maior que a das fibras do tipo A. A fase de despolarização do traço não é característica dessas fibras.

fibras tipo C não mielinizados, têm um pequeno diâmetro (cerca de 1 mícron) e uma baixa velocidade de excitação (até 3 m/s). A maioria das fibras do tipo C são fibras pós-ganglionares do sistema nervoso simpático, algumas fibras do tipo C estão envolvidas na condução da excitação da dor, temperatura e outros receptores.

1.5. Codificação

As informações transmitidas ao longo do axônio de uma forma ou de outra são codificadas. Um conjunto de neurônios que fornecem uma função específica (por exemplo, uma modalidade sensorial específica) forma um caminho de projeção (o primeiro método de codificação). Assim, a via visual inclui os neurônios da retina, o corpo geniculado lateral do tálamo e as áreas visuais do córtex cerebral. Os axônios que conduzem os sinais visuais fazem parte do nervo óptico, trato óptico, radiação visual. O estímulo fisiológico para a ativação do sistema visual é a luz que atinge a retina. Os neurônios da retina convertem essa informação e transmitem o sinal mais adiante na via visual. No entanto, com a estimulação mecânica ou elétrica dos neurônios da via visual, surge também uma sensação visual, embora, via de regra, distorcida. Assim, os neurônios do sistema visual constituem a via de projeção, após a ativação da qual surge uma sensação visual. As vias motoras também representam estruturas de projeção. Por exemplo, quando certos neurônios do córtex cerebral são ativados, são geradas descargas nos neurônios motores dos músculos da mão, e esses músculos se contraem.

O segundo método de codificação é devido ao princípio da organização espacial ordenada (somatotópica) do SNC. Os mapas somatotópicos são compilados por certos grupos de neurônios nos sistemas sensorial e motor. Esses grupos de neurônios, em primeiro lugar, recebem informações de áreas adequadamente localizadas da superfície do corpo e, em segundo lugar, enviam comandos motores para determinadas partes do corpo. No sistema visual, áreas da retina são representadas no córtex cerebral por grupos de neurônios que formam mapas retinotópicos. No sistema auditivo, as características de frequência dos sons são refletidas em mapas tonotópicos.

O terceiro método de codificação da informação baseia-se na variação das características das sequências (séries) de impulsos nervosos direcionados a

resultante da transmissão sináptica para o próximo grupo de neurônios, enquanto o mecanismo de codificação é a organização temporária da descarga de impulsos nervosos. Vários tipos de tal codificação são possíveis. Muitas vezes, o código é a frequência média de disparo: em muitos sistemas sensoriais, um aumento na intensidade do estímulo é acompanhado por um aumento na taxa de disparo dos neurônios sensoriais. Além disso, a duração da descarga, vários agrupamentos de pulsos na descarga, a duração das rajadas de pulsos de alta frequência, etc., podem servir como um código.

1.6. Realização de excitação entre as células.

As interconexões entre as células nervosas são realizadas por contatos interneuronais, ou sinapses. A informação na forma de uma série de potenciais de ação vem do primeiro neurônio (pré-sináptico) para o segundo (pós-sináptico), seja formando uma corrente local entre células vizinhas (sinapses elétricas), seja indiretamente por substâncias químicas - mediadores, neurotransmissores (sinapses químicas ), ou usando ambos os mecanismos ( sinapses mistas). A transmissão rápida do sinal é realizada por sinapses elétricas, mais lentas - químicas.

As sinapses típicas são formações formadas pelos terminais axônicos de um neurônio e os dendritos de outro (sinapses axodendríticas). Além disso, existem sinapses axossomáticas, axo-axônicas e dendrodendríticas (Fig. 1.21). Alguns neurônios associativos têm uma variedade de conexões sinápticas (Fig. 1.22). A sinapse entre um axônio do neurônio motor e uma fibra muscular esquelética é chamada de placa motora terminal ou junção neuromuscular.

No sinapse elétrica(Fig. 1.23) as membranas celulares dos neurônios vizinhos são próximas umas das outras, o intervalo entre elas é de cerca de 2 nm. As seções das membranas das células vizinhas que formam uma lacuna de contato contêm complexos proteicos específicos que consistem em 6 subunidades (conexões) dispostas em tal ordem que formam um poro cheio de água no centro do contato. As conexões das membranas das células vizinhas, alinhadas umas com as outras, formam uma conexão aberta - "canais", cuja distância é de cerca de 8 nm.

Arroz. 1.21. Os principais tipos de sinapses.

MAS- a - sinapse elétrica; b - sinapse espinhosa contendo vesículas elétron-densas; dentro - pt passante"-sinapse, ou "rim" sináptico; d - sinapse inibitória localizada na parte inicial do axônio (contém vesículas elipsóides); e - espinha dendrítica; e - sinapse espinhosa; g - sinapse inibitória; h - sinapse axo-axonal; e - sinapse recíproca; k - sinapse excitatória. B- Sinapses atípicas: 1 - sinapse axo-axonal. A extremidade de um axônio pode regular a atividade de outro; 2 - sinapse dendrodendrítica; 3 - sinapse somasomática

As sinapses elétricas são mais frequentemente formadas no estágio embrionário de desenvolvimento, em um adulto seu número diminui. No entanto, em um organismo adulto, o significado das sinapses elétricas é preservado para as células gliais e células amácrinas da retina; sinapses elétricas podem ser encontradas no tronco cerebral, especialmente nas azeitonas inferiores, na retina, raízes vestibulares.

A despolarização da membrana pré-sináptica leva à formação de uma diferença de potencial com a membrana pós-sináptica não despolarizada. Como resultado, através dos canais formados pelos conexons, o movimento de íons positivos começa ao longo do gradiente de diferença de potencial na célula pós-sináptica ou o movimento de ânions na direção oposta. Ao atingir a membrana pós-sináptica

Arroz. 1.22. Neurônio associativo com múltiplas conexões sinápticas.

1 - colina axônica, passando para o axônio; 2 - bainha de mielina; 3 - sinapse axodendrítica; 4 - núcleo; 5 - dendrito; 6 - sinapse axossomática

Arroz. 1.23. A estrutura da sinapse elétrica.

MAS- Gap contato entre seções de membranas de células vizinhas. B- As conexões das membranas das células vizinhas formam um "canal" interneuronal. 1 - complexo proteico; 2 - canal iônico. 3 - canal; 4 - conexão da célula 1; 5 - a cada seis subunidades; 6 - conexão celular 2

despolarização total do valor limiar, surge um potencial de ação. É importante notar que em uma sinapse elétrica, as correntes de íons surgem com um atraso mínimo de 10 -5 s, o que explica a alta sincronização da resposta de um número muito grande de células conectadas por uma junção comunicante. A condução de corrente através de uma sinapse elétrica também é possível em ambas as direções (em oposição a uma sinapse química).

O estado funcional das sinapses elétricas é regulado por íons Ca 2+ e pelo nível de potencial de membrana celular, o que cria condições para influenciar a propagação da excitação até o seu término. As características da atividade das sinapses elétricas incluem a impossibilidade de uma transferência direta de excitação para células distantes, uma vez que apenas algumas outras estão diretamente conectadas a uma célula excitada; o nível de excitação nas células pré-sinápticas e pós-sinápticas é o mesmo; retardar a propagação

excitação é impossível, em conexão com isso, o cérebro de recém-nascidos e crianças pequenas, que contém significativamente mais sinapses elétricas do que o cérebro de um adulto, acaba sendo muito mais excitável para processos elétricos: uma excitação elétrica que se espalha rapidamente não está sujeita a correcção inibitória e generaliza-se quase instantaneamente, o que explica a sua especial vulnerabilidade e susceptibilidade ao desenvolvimento de actividade paroxística.

Deve-se notar que em algumas formas de polineuropatias desmielinizantes, os axônios que fazem parte de um tronco nervoso começam a entrar em estreito contato entre si, formando zonas patológicas (ephaps), dentro das quais se torna possível "saltar" o potencial de ação de um axônio para outro. Como resultado, os sintomas podem aparecer, refletindo o recebimento de "pseudo-informações" no cérebro - uma sensação de dor sem irritação dos receptores periféricos de dor, etc.

sinapse química também transmite um sinal elétrico da célula pré-sináptica para a pós-sináptica, mas nela os canais iônicos na membrana pós-sináptica abrem ou fecham com a ajuda de transportadores químicos (mediadores, neurotransmissores) liberados da membrana pré-sináptica (Fig. 1.24). Alterar a capacidade de conduzir certos íons através da membrana pós-sináptica é a base para o funcionamento das sinapses químicas. As correntes iônicas alteram o potencial da membrana pós-sináptica, ou seja, causar o desenvolvimento do potencial pós-sináptico. Dependendo da condutividade de quais íons mudam sob a ação de um neurotransmissor, seu efeito pode ser inibitório (hiperpolarização da membrana pós-sináptica devido a uma corrente de saída adicional de íons K+ ou uma corrente de entrada de íons C1 -) ou excitatório (despolarização do membrana pós-sináptica com uma corrente de entrada adicional de íons Ca 2+) ou Na+).

Na sinapse (Fig. 1.25), um processo pré-sináptico contendo vesículas pré-sinápticas (vesículas) e uma parte pós-sináptica (dendrito, corpo celular ou axônio) são isolados. Na terminação nervosa pré-sináptica, os neurotransmissores se acumulam nas vesículas. As vesículas sinápticas são fixadas principalmente no citoesqueleto por meio de proteínas sinapsina localizadas na superfície citoplasmática de cada vesícula e espectrina localizada nas fibras F-actina do citoesqueleto (Fig. 1.26). Uma parte menor das vesículas está associada à pressão

membrana náptica através da proteína vesicular sinaptobrevina e da proteína de membrana pré-sináptica sintaxina.

Uma vesícula contém 6000-8000 moléculas transmissoras, que é 1 quantum de transmissor, ou seja, a quantidade mínima liberada na fenda sináptica. Quando uma série de potenciais de ação atinge a terminação nervosa (membrana pré-sináptica), os íons Ca 2+ entram na célula. Nas vesículas associadas à membrana pré-sináptica, os íons Ca 2+ se ligam à proteína das vesículas sinaptotagmi.

Arroz. 1,24. As principais etapas da transmissão através de uma sinapse química: 1 - o potencial de ação atinge a terminação pré-sináptica; 2 - a despolarização da membrana pré-sináptica leva à abertura de canais de Ca 2+ voltagem-dependentes; 3 - Os íons Ca 2+ mediam a fusão das vesículas com a membrana pré-sináptica; 4 - moléculas mediadoras são liberadas na fenda sináptica por exocitose; 5 - moléculas mediadoras se ligam a receptores pós-sinápticos, ativando canais iônicos; 6 - há uma mudança na condutividade da membrana para íons e, dependendo das propriedades do mediador, ocorre um potencial excitatório (despolarização) ou inibitório (hiperpolarização) da membrana pós-sináptica; 7 - a corrente iônica se propaga ao longo da membrana pós-sináptica; 8 - moléculas mediadoras retornam à terminação pré-sináptica por recaptação ou 9 - difundem-se no líquido extracelular

nom, que causa a abertura da membrana da vesícula (ver Fig. 1.26). Paralelamente a isso, o complexo polipeptídico da sinaptofisina se funde com proteínas não identificadas da membrana pré-sináptica, o que leva à formação de um poro através do qual ocorre a exocitose regulada, ou seja, secreção de um neurotransmissor na fenda sináptica. Proteínas especiais da vesícula (rab3A) regulam esse processo.

Os íons Ca 2+ no terminal pré-sináptico ativam a proteína quinase II dependente de Ca 2+ -calmodulina, uma enzima que fosforila a sinapsina na membrana pré-sináptica. Como resultado, vesículas carregadas de transmissores podem ser liberadas do citoesqueleto e passar para a membrana pré-sináptica para o próximo ciclo.

A largura da fenda sináptica é de cerca de 20-50 nm. Moléculas de neurotransmissores são liberadas nele, cuja concentração local imediatamente após a liberação é bastante alta e está na faixa milimolar. Moléculas de neurotransmissores se difundem para a membrana pós-sináptica em cerca de 0,1 ms.

Na membrana pós-sináptica, a zona subsináptica é isolada - a área de contato direto entre as membranas pré-sinápticas e pós-sinápticas, também chamada de zona ativa da sinapse. Contém proteínas que formam canais iônicos. Em repouso, esses canais raramente abrem. Quando as moléculas do neurotransmissor atingem a membrana pós-sináptica, elas interagem com as proteínas dos canais iônicos (receptores sinápticos), alterando sua conformação e levando a uma abertura muito mais frequente dos canais iônicos. Aqueles receptores cujos canais iônicos se abrem em contato direto com um ligante (neurotransmissor) são chamados ionotrópico. Receptores em que aberto

Arroz. 1,25. Ultraestrutura da sinapse axodendrítica. 1 - axônio; 2 - dendrito; 3 - mitocôndrias; 4 - vesículas sinápticas; 5 - membrana pré-sináptica; 6 - membrana pós-sináptica; 7 - fenda sináptica

O desenvolvimento de canais iônicos está associado à conexão de outros processos químicos, chamados metabotrópico(Fig. 1.27).

Em muitas sinapses, os receptores de neurotransmissores estão localizados não apenas na membrana pós-sináptica, mas também na membrana pré-sináptica. (autorreceptores). Quando um neurotransmissor interage com os autorreceptores da membrana pré-sináptica, sua liberação é potencializada ou enfraquecida (feedback positivo ou negativo), dependendo do tipo de sinapse. O estado funcional dos autorreceptores também é afetado pela concentração de íons Ca 2+.

Interagindo com o receptor pós-sináptico, o neurotransmissor abre canais iônicos inespecíficos na região pós-sináptica.

Arroz. 1,26. Ancoragem da vesícula na membrana pré-sináptica. MAS- A vesícula sináptica está ligada ao elemento citoesquelético com a ajuda de uma molécula de sinapsina. O complexo de ancoragem é destacado por um quadrilátero: 1 - Samkinase 2; 2 - sinapse 1; 3 - fodrina; 4 - portador de mediador; 5 - sinaptofisina; 6 - complexo de ancoragem

B- Um esquema ampliado do complexo de encaixe: 7 - sinaptobrevina; 8 - sinaptotagmina; 9 - rab3A; 10-NSF; 11 - sinaptofisina; 12 - SNAP; 13 - sintaxina; 14 - neurexina; 15 - fizofilina; 16 - α-SNAP; 17 - Ca2+; 18 - n-sec1. CaM quinase-2 - proteína quinase 2 dependente de calmodulina; n-secl - proteína secretora; NSF - proteína de fusão sensível a N-etilmaleimida; gab33A - GTPase da família ras; SNAP - proteína de membrana pré-sináptica

membrana. O potencial pós-sináptico excitatório surge devido a um aumento na capacidade dos canais iônicos de conduzir cátions monovalentes, dependendo de seus gradientes eletroquímicos. Assim, o potencial da membrana pós-sináptica está na faixa entre -60 e -80 mV. O potencial de equilíbrio para íons Na+ é de +55 mV, o que explica a forte força motriz dos íons Na+ para dentro da célula. O potencial de equilíbrio para íons K+ é de aproximadamente -90 mV, ou seja, permanece uma leve corrente de íons K+, direcionada do ambiente intracelular para o extracelular. O trabalho dos canais iônicos leva à despolarização da membrana pós-sináptica, que é chamada de potencial pós-sináptico excitatório. Como as correntes iônicas dependem da diferença entre o potencial de equilíbrio e o potencial de membrana, então, em um potencial de repouso reduzido da membrana, a corrente de íons Na + enfraquece e a corrente de íons K + aumenta, o que leva a uma diminuição na amplitude do potencial pós-sináptico excitatório. Correntes de Na + e K + envolvidas na ocorrência de excitação pós-sináptica

Arroz. 1,27. Diagrama da estrutura do receptor.

MAS- Metabotrópico. B- Ionotrópicas: 1 - neuromoduladores ou drogas; 2 - receptores com diferentes sítios de ligação (heteroceptor); 3 - neuromodulação; 4 - mensageiro secundário; 5 - autorreceptor; 6 - retroalimentação; 7 - embutimento da membrana da vesícula; 8 - neuromoduladores; 9 - transmissor; 10 - neuromodulação; o 11-transmissor catalisa as reações das proteínas G; 12 - o transmissor abre o canal iônico

quais potenciais, se comportam de forma diferente do que quando geram um potencial de ação, uma vez que outros canais iônicos com propriedades diferentes participam do mecanismo de despolarização pós-sináptica. Se os canais iônicos dependentes de voltagem são ativados durante a geração do potencial de ação e outros canais se abrem à medida que a despolarização aumenta, como resultado do fortalecimento do processo de despolarização, então a condutividade dos canais dependentes de transmissor (ligados) depende apenas do número de moléculas transmissoras ligadas a receptores, i.e. no número de canais iônicos abertos. A amplitude do potencial pós-sináptico excitatório varia de 100 μV a 10 mV, a duração do potencial está na faixa de 4 a 100 ms, dependendo do tipo de sinapse.

Um potencial excitatório pós-sináptico formado localmente na zona sináptica propaga-se passivamente por toda a membrana pós-sináptica da célula. Com a excitação simultânea de um grande número de sinapses, ocorre o fenômeno da soma do potencial pós-sináptico, manifestado por um aumento acentuado em sua amplitude, como resultado do qual a membrana de toda a célula pós-sináptica pode ser despolarizada. Se a quantidade de despolarização atingir o valor limite (mais de 10 mV), inicia-se a geração de um potencial de ação, que é realizado ao longo do axônio do neurônio pós-sináptico. Cerca de 0,3 ms decorre desde o início do potencial pós-sináptico excitatório até a formação do potencial de ação, ou seja, com uma liberação maciça do neurotransmissor, o potencial pós-sináptico pode aparecer já após 0,5-0,6 ms a partir do momento em que o potencial de ação chega à região pré-sináptica (o chamado atraso sináptico).

Outros compostos podem ter uma alta afinidade para a proteína receptora pós-sináptica. Dependendo do efeito (em relação ao neurotransmissor) a que conduz a sua ligação ao receptor, são isolados agonistas (ação unidirecional com o neurotransmissor) e antagonistas (cuja ação impede os efeitos do neurotransmissor).

Existem proteínas receptoras que não são canais iônicos. Quando as moléculas de neurotransmissores se ligam a elas, ocorre uma cascata de reações químicas, como resultado da abertura dos canais iônicos vizinhos com a ajuda de mensageiros secundários - receptores metabotrópicos. A proteína G desempenha um papel importante no seu funcionamento. A transmissão sináptica, que utiliza recepção metabotrópica, é muito lenta, com tempo de transmissão de impulso de cerca de 100 ms. para as sinapses

este tipo inclui receptores pós-ganglionares, receptores do sistema nervoso parassimpático, autorreceptores. Um exemplo é a sinapse colinérgica do tipo muscarínico, na qual o sítio de ligação do neurotransmissor e o canal iônico não estão localizados na própria proteína transmembrana, os receptores metabotrópicos são acoplados diretamente à proteína G. Quando o transmissor se liga ao receptor, a proteína G, que possui três subunidades, forma um complexo com o receptor. O GDP ligado à proteína G é substituído por GTP, enquanto a proteína G é ativada e adquire a capacidade de abrir o canal iônico de potássio, ou seja, hiperpolarizam a membrana pós-sináptica (ver Fig. 1.27).

Os segundos mensageiros podem abrir ou fechar canais iônicos. Assim, os canais iônicos podem ser abertos por cAMP/IP 3 ou fosforilação da proteína quinase C. Esse processo também ocorre com a ajuda da proteína G, que ativa a fosfolipase C, que leva à formação do inositol trifosfato (IP 3). Além disso, a formação de diacilglicerol (DAG) e proteína quinase C (PKC) aumenta (Fig. 1.28).

Cada célula nervosa tem em sua superfície muitas terminações sinápticas, algumas das quais são excitatórias, outras são de torção.

Arroz. 1,28. Papel dos segundos mensageiros do trifosfato de inositol (IP 3) (MAS) e diacilglicerol (DAG) (B) no trabalho do receptor metabotrópico. Quando o mediador se liga ao receptor (P), a conformação da proteína G muda, seguida pela ativação da fosfolipase C (PLC). O FLS ativado cliva o trifosfato de fosfatidilinositol (PIP 2 ) em DAG e IP 3 . O DAG permanece na camada interna da membrana celular e o IP 3 se difunde no citosol como segundo mensageiro. DAG é incorporado na camada interna da membrana onde interage com a proteína quinase C (PKC) na presença de fosfatidilserina (PS)

muscular. Se sinapses excitatórias e inibitórias adjacentes são ativadas em paralelo, as correntes resultantes são sobrepostas umas às outras, resultando em um potencial pós-sináptico com uma amplitude menor que seus componentes excitatórios e inibitórios separadamente. Ao mesmo tempo, a hiperpolarização da membrana é significativa devido a um aumento em sua condutividade para íons K + e C1 -.

Assim, um potencial pós-sináptico excitatório é gerado devido a um aumento na permeabilidade do íon Na+ e uma corrente de íon Na+ de entrada, enquanto um potencial pós-sináptico inibitório é gerado devido a uma corrente de íon K+ de saída ou uma corrente de íon C1- de entrada. Uma diminuição na condutividade para íons K + deve despolarizar a membrana celular. As sinapses, nas quais a despolarização é causada por uma diminuição da condutividade para os íons K +, estão localizadas nos gânglios do sistema nervoso autônomo (autônomo)

A transferência sináptica deve ser concluída rapidamente para que a sinapse esteja pronta para uma nova transferência, caso contrário a resposta não surgiria sob a influência de novos sinais recebidos, seria observada bloqueio de despolarização. Um importante mecanismo regulatório é a rápida diminuição da sensibilidade do receptor pós-sináptico (dessensibilização), que ocorre quando as moléculas do neurotransmissor ainda estão preservadas. Apesar da ligação contínua do neurotransmissor ao receptor, a conformação da proteína formadora de canal muda, o canal iônico torna-se impermeável aos íons e o fluxo sináptico para. Em muitas sinapses, a dessensibilização do receptor pode ser prolongada (até vários minutos) até que o canal seja reconfigurado e reativado.

Outras formas de encerrar a ação do transmissor, que evitam a dessensibilização do receptor a longo prazo, são a rápida clivagem química do transmissor em componentes inativos ou sua remoção da fenda sináptica por recaptação altamente seletiva pela terminação pré-sináptica. A natureza do mecanismo de inativação depende do tipo de sinapse. Assim, a acetilcolina é rapidamente hidrolisada pela acetilcolinesterase em acetato e colina. No SNC, as sinapses glutamatérgicas excitatórias são densamente cobertas por processos de astrócitos que capturam ativamente o neurotransmissor da fenda sináptica e o metabolizam.

1.7. Neurotransmissores e neuromoduladores

Os neurotransmissores transmitem um sinal em sinapses entre neurônios ou entre neurônios e órgãos executivos (músculo, células glandulares). Os neuromoduladores afetam pré-sinapticamente a quantidade de neurotransmissor liberada ou sua recaptação pelo neurônio. Além disso, os neuromoduladores regulam pós-sinapticamente a sensibilidade dos receptores. Assim, os neuromoduladores são capazes de regular o nível de excitabilidade nas sinapses e alterar o efeito dos neurotransmissores. Neurotransmissores e neuromoduladores juntos formam um grupo de substâncias neuroativas.

Muitos neurônios são alvos de várias substâncias neuroativas, mas liberam apenas um transmissor quando estimulados. O mesmo neurotransmissor, dependendo do tipo de receptor pós-sináptico, pode ter um efeito excitatório ou inibitório. Alguns neurotransmissores (como a dopamina) também podem funcionar como neuromoduladores. Várias substâncias neuroativas estão geralmente envolvidas em um sistema neurofuncional, e uma substância neuroativa é capaz de influenciar vários sistemas neurofuncionais.

Neurônios catecolaminérgicos

Os neurônios catecolaminérgicos contêm neurotransmissores como dopamina, norepinefrina ou epinefrina no pericário e nos processos, que são sintetizados a partir do aminoácido tirosina. No cérebro adulto, os neurônios dopaminérgicos, noradrenérgicos e adrenérgicos correspondem em localização aos neurônios contendo melanina. As células noradrenérgicas e dopaminérgicas são numeradas de A1 a A15 e adrenérgicas - de C1 a C3, os números de série são atribuídos em ordem crescente, de acordo com a localização no tronco cerebral das seções inferior para superior.

neurônios dopaminérgicos As células sintetizadoras de dopamina (A8-A15) estão localizadas no mesencéfalo, diencéfalo e telencéfalo (Fig. 1.29). O maior grupo de células dopaminérgicas é a parte compacta da substância negra (A9). Seus axônios formam um trajeto ascendente passando pela parte lateral do hipotálamo e pela cápsula interna, feixes de pêlos nigroestriatais

Arroz. 1.29. Localização de neurônios dopaminérgicos e suas vias no cérebro de ratos.

1 - cerebelo; 2 - córtex cerebral; 3 - estriado; 4 - núcleo accumbens; 5 - córtex frontal; 6 - bulbo olfativo; 7 - tubérculo olfativo; 8 - núcleo caudado; 9 - núcleo em forma de amêndoa; 10 - elevação mediana; 11 - feixe nigroestriatal. A via principal (feixe nigroestriatal) começa na substância negra (A8, A9) e segue em direção ao corpo estriado

con atingem o núcleo caudado e a concha. Juntamente com os neurônios dopaminérgicos da substância reticular (A8), eles formam o sistema nigroestriatal.

A via principal (feixe nigroestriatal) origina-se na substância negra (A8, A9) e segue em direção ao corpo estriado.

O grupo mesolímbico de neurônios dopaminérgicos (A10) estende-se das regiões mesencefálicas ao sistema límbico. O grupo A10 forma o ápice ventral nos núcleos interpedunculares no tegmento do mesencéfalo. Os axônios vão para os núcleos internos do sulco terminal, septo, tubérculos olfatórios, núcleo accumbens (n. accumbens), giro cingulado.

O terceiro sistema dopaminérgico (A12), denominado tuberoinfundibular, localiza-se no diencéfalo, localiza-se na colina cinzenta e se estende até o infundíbulo. Este sistema está associado a funções neuroendócrinas. Outros grupos diencefálicos de células (A11, A13 e A14) e suas células-alvo também estão localizados no hipotálamo. Um pequeno grupo de A15 está disperso no bulbo olfatório e é o único grupo dopaminérgico de neurônios no telencéfalo.

Todos os receptores de dopamina atuam através do sistema de segundos mensageiros. Sua ação pós-sináptica pode ser excitatória ou inibitória. A dopamina é rapidamente levada de volta ao terminal pré-sináptico, onde é metabolizada pela monoamina oxidase (MAO) e pela catecol-O-metiltransferase (COMT).

Neurônios noradrenérgicos As células nervosas noradrenérgicas estão localizadas apenas em uma zona anterolateral estreita do tegmento da medula oblonga e da ponte (Fig. 1.30). Dentro-

Arroz. 1,30. Localização de neurônios noradrenérgicos e suas vias no cérebro de ratos (corte parasagital).

1 - cerebelo; 2 - feixe dorsal; 3 - feixe ventral; 4 - hipocampo; 5 - córtex cerebral; 6 - bulbo olfativo; 7 - partição; 8 - feixe cerebral anterior medial; 9 - tira final; 10 - hipotálamo.

A via principal começa no locus coeruleus (A6) e segue em vários feixes, dando ramificações para várias partes do cérebro. Além disso, os núcleos noradrenérgicos estão localizados na parte ventral do tronco cerebral (A1, A2, A5 e A7). A maioria de suas fibras acompanha as fibras dos neurônios no coeruleus, no entanto, algumas são projetadas na direção dorsal.

os filamentos provenientes desses neurônios sobem para o mesencéfalo ou descem para a medula espinhal. Além disso, as células noradrenérgicas têm conexões com o cerebelo. As fibras noradrenérgicas ramificam-se mais extensivamente do que as dopaminérgicas. Acredita-se que desempenhem um papel na regulação do fluxo sanguíneo cerebral.

O maior grupo de células noradrenérgicas (A6) está localizado no locus coeruleus (locus cereleus) e inclui quase metade de todas as células noradrenérgicas (Fig. 1.31). O núcleo está localizado na parte superior da ponte na parte inferior do IV ventrículo e se estende até os colículos inferiores da quadrigêmea. Os axônios das células da mancha azul ramificam-se muitas vezes, suas terminações adrenérgicas podem ser encontradas em muitas partes do SNC. Eles têm um efeito modulador sobre os processos de maturação e aprendizado, processamento de informações no cérebro, regulação do sono e inibição da dor endógena.

O feixe noradrenérgico posterior origina-se do grupo A6 e se conecta no mesencéfalo com os núcleos da sutura posterior, os tubérculos superior e inferior da quadrigêmea; no diencéfalo - com os núcleos anteriores do tálamo, corpos geniculados medial e lateral; no cérebro final - com a amígdala, hipocampo, neocórtex, giro do cíngulo.

Fibras adicionais das células do grupo A6 vão para o cerebelo através de seu pedúnculo superior (veja a Fig. 1.31). As fibras descendentes do locus coeruleus, juntamente com as fibras do grupo vizinho de células A7, vão para o núcleo posterior do nervo vago, oliva inferior e medula espinhal. Anterolateral-

Arroz. 1.31. Esquema de condução de vias noradrenérgicas a partir do núcleo azul (mancha) localizado na substância cinzenta da ponte.

1 - fibras do caminho condutor; 2 - hipocampo; 3 - tálamo; 4 - hipotálamo e amígdala; 5 - cerebelo; 6 - medula espinhal; 7 - mancha azul

O feixe descendente do locus coeruleus envia fibras para os cornos anterior e posterior da medula espinhal.

Os neurônios dos grupos A1 e A2 estão localizados na medula oblonga. Juntamente com grupos de células pontinas (A5 e A7), elas formam as vias noradrenérgicas ascendentes anteriores. No mesencéfalo, eles são projetados no núcleo periaquedutal cinza e na formação reticular, no diencéfalo - em todo o hipotálamo e no telencéfalo - no bulbo olfatório. Além disso, as fibras bulboespinais também vão desses grupos de células (A1, A2, A5, A7) para a medula espinhal.

No SNP, a norepinefrina (e, em menor grau, a epinefrina) é um neurotransmissor importante para as terminações pós-ganglionares simpáticas do sistema nervoso autônomo.

Neurônios adrenérgicos

Os neurônios sintetizadores de adrenalina estão localizados apenas na medula oblonga, em uma estreita região anterolateral. O maior grupo de células C1 fica atrás do núcleo oliva posterior, o grupo do meio de células C2 - próximo ao núcleo da via solitária, o grupo de células C3 - diretamente sob a substância cinzenta periaquedutal. As vias eferentes de C1-C3 vão para o núcleo posterior do nervo vago, o núcleo do trato solitário, a mancha azul, a substância cinzenta periaquedutal da ponte e mesencéfalo e o hipotálamo.

Existem 4 tipos principais de receptores catecolaminérgicos, diferindo na resposta à ação de agonistas ou antagonistas e nos efeitos pós-sinápticos. Os receptores α1 controlam os canais de cálcio através do segundo mensageiro inositol fosfato-3 e, quando ativados, aumentam a concentração de íons intracelulares

Ca2+. A estimulação dos receptores β2 leva a uma diminuição na concentração do segundo mensageiro cAMP, que é acompanhada por vários efeitos. Os receptores B, através do segundo mensageiro cAMP, aumentam a condutividade da membrana para os íons K+, gerando um potencial pós-sináptico inibitório.

Neurônios serotoninérgicos

A serotonina (5-hidroxitriptamina) é formada a partir do aminoácido triptofano. A maioria dos neurônios serotoninérgicos está localizada nas partes mediais do tronco encefálico, formando os chamados núcleos da rafe (Fig. 1.32). Os grupos B1 e B2 estão localizados na medula oblonga, B3 - na zona de fronteira entre a medula oblonga e a ponte, B5 - na ponte, B7 - no mesencéfalo. Os neurônios da rafe B6 e B8 estão localizados no tegmento da ponte e no mesencéfalo. Os núcleos da rafe também contêm células nervosas contendo outros neurotransmissores, como dopamina, norepinefrina, GABA, encefalina e substância P. Por esse motivo, os núcleos da rafe também são chamados de centros multitransmissores.

As projeções dos neurônios serotoninérgicos correspondem ao curso das fibras de norepinefrina. A maior parte das fibras vai para as estruturas do sistema límbico, a formação reticular e a medula espinhal. Há uma conexão com a mancha azul - a principal concentração de neurônios de norepinefrina.

O grande trato ascendente anterior ascende das células dos grupos B6, B7 e B8. Segue anteriormente pelo tegmento mesencefálico e lateralmente pelo hipotálamo, em seguida, emite ramos em direção ao fórnice e ao giro do cíngulo. Por esta via, os grupos B6, B7 e B8 estão conectados no mesencéfalo com os núcleos interpedunculares e substância negra, no diencéfalo com os núcleos da trela, tálamo e hipotálamo, no cérebro final com os núcleos do septo e olfatório. lâmpada.

Existem numerosas projeções de neurônios serotoninérgicos para o hipotálamo, giro do cíngulo e córtex olfativo, bem como conexões com o corpo estriado e córtex frontal. O trato ascendente posterior mais curto conecta as células dos grupos B3, B5 e B7 através do fascículo longitudinal posterior à substância cinzenta periaquedutal e à região hipotalâmica posterior. Além disso, há projeções serotoninérgicas para o cerebelo (de B6 e B7) e medula espinhal (de B1 a B3), além de numerosas fibras que se conectam à formação reticular.

A liberação de serotonina ocorre da maneira usual. Os receptores estão localizados na membrana pós-sináptica que, com a ajuda de mensageiros secundários, abrem canais para íons K+ e Ca2+. Existem 7 classes de receptores de serotonina: 5-HT 1 - 5-HT 7 que respondem diferentemente à ação de agonistas e antagonistas. Os receptores 5-HT 1 , 5-HT 2 e 5-HT 4 estão localizados no cérebro, os receptores 5-HT 3 - no SNP. A ação da serotonina é terminada pelo mecanismo de recaptação do neurotransmissor pela terminação pré-sináptica. A serotonina que não entrou nas vesículas é desaminada com a ajuda da MAO. Há um efeito inibitório das fibras serotoninérgicas descendentes nos primeiros neurônios simpáticos da medula espinhal. Supõe-se que desta forma os neurônios da rafe da medula oblonga controlam a condução dos impulsos dolorosos no sistema anterolateral. A deficiência de serotonina está associada à depressão.

Arroz. 1,32. Localização de neurônios serotoninérgicos e suas vias no cérebro de ratos (corte parasagital).

1 - bulbo olfativo; 2 - cinto; 3 - corpo caloso; 4 - córtex cerebral; 5 - feixe longitudinal medial; 6 - cerebelo; 7 - feixe cerebral anterior medial; 8 - tira cerebral; 9 - tira final; 10 - cofre; 11 - núcleo caudado; 12 - cápsula externa. Os neurônios serotoninérgicos são agrupados em nove núcleos localizados no tronco encefálico. Os núcleos B6-B9 projetam-se anteriormente para o diencéfalo e o telencéfalo, enquanto os núcleos caudais projetam-se para a medula oblonga e medula espinhal.

Neurônios histaminérgicos

As células nervosas histaminérgicas estão localizadas na parte inferior do hipotálamo próximo ao infundíbulo. A histamina é metabolizada pela enzima histidina descarboxilase do aminoácido histidina. Feixes longos e curtos de fibras de células nervosas histaminérgicas na parte inferior do hipotálamo vão para o tronco cerebral como parte das zonas posterior e periventricular. As fibras histaminérgicas atingem a substância cinzenta periaquedutal, núcleo posterior da rafe, núcleo vestibular medial, núcleo do trato solitário, núcleo vago posterior, núcleo

nervo facial, núcleos cocleares anterior e posterior, alça lateral e tubérculo inferior da quadrigêmea. Além disso, as fibras são enviadas para o diencéfalo - partes posterior, lateral e anterior do hipotálamo, corpos mastóides, tubérculo óptico, núcleos periventriculares, corpos geniculados laterais e para o telencéfalo - giro diagonal de Broca, n. accumbens, amígdala e córtex cerebral.

Neurônios colinérgicos

Os motoneurônios alfa (α) e gama (γ) dos nervos oculomotor, troclear, trigêmeo, abducente, facial, glossofaríngeo, vago, acessório e hipoglosso e os nervos espinhais são colinérgicos (Fig. 1.33). A acetilcolina afeta a contração dos músculos esqueléticos. Os neurônios pré-ganglionares do sistema nervoso autônomo são colinérgicos, estimulam os neurônios pós-ganglionares do sistema nervoso autônomo. Outras células nervosas colinérgicas receberam uma designação alfanumérica de cima para baixo (em ordem inversa em comparação com os neurônios catecolaminérgicos e serotoninérgicos). Os neurônios colinérgicos Ch1 formam cerca de 10% das células dos núcleos medianos do septo, os neurônios Ch2 compõem 70% das células do limbo vertical do sulco de Broca diagonal, os neurônios Ch3 compõem 1% das células do limbo horizontal do sulco de Broca diagonal. Todos os três grupos de neurônios se projetam para baixo nos núcleos mediais da trela e nos núcleos interpedunculares. Os neurônios Ch1 são conectados por fibras ascendentes através do fórnice até o hipocampo. O grupo de células Ch3 está conectado sinapticamente às células nervosas do bulbo olfatório.

No cérebro humano, o grupo de células Ch4 é relativamente extenso e corresponde ao núcleo basal de Meinert, no qual 90% de todas as células são colinérgicas. Esses núcleos recebem impulsos aferentes das divisões diencefálico-telencefálicas subcorticais e formam o córtex límbico-paralímbico do cérebro. As células anteriores do núcleo basal projetam-se para o neocórtex frontal e parietal, enquanto as células posteriores projetam-se para o neocórtex occipital e temporal. Assim, o núcleo basal é o elo de transmissão entre as regiões límbico-paralímbicas e o neocórtex. Dois pequenos grupos de células colinérgicas (Ch5 e Ch6) estão localizados na ponte e são considerados parte do sistema reticular ascendente.

Um pequeno grupo de células do núcleo periolivar, composto em parte por células colinérgicas, está localizado na borda do corpo trapezóide nas partes inferiores da ponte. Suas fibras eferentes vão para as células receptoras do sistema auditivo. Este sistema colinérgico influencia a transmissão de sinais sonoros.

Neurônios aminacidérgicos

As propriedades do neurotransmissor foram comprovadas para quatro aminoácidos: excitatório para ácidos glutâmico (glutamato), aspártico (aspartato) e inibitório para ácido g-aminobutírico e glicina. As propriedades neurotransmissoras da cisteína são assumidas (excitatórias); taurina, serina e p-alanina (freio).

Arroz. 1,33. Localização de neurônios colinérgicos e suas vias no cérebro de ratos (seção parassagital). 1 - núcleo amendoado; 2 - núcleo olfatório anterior; 3 - núcleo arqueado; 4 - núcleo basal de Meinert; 5 - córtex cerebral; 6 - concha do núcleo caudado; 7 - trave diagonal de Broca; 8 - viga dobrada (viga de Meinert); 9 - hipocampo; 10 - núcleo interpeduncular; 11 - núcleo látero-dorsal do pneu; 12 - núcleo medial da guia; 13 - bulbo olfativo; 14 - tubérculo olfativo; 15 - formação reticular; 16 - tira de cérebro; 17 - tálamo; 18 - formação reticular do pneu

Neurônios glutamatérgicos e aspartatérgicos Os aminoácidos estruturalmente semelhantes glutamato e aspartato (Figura 1.34) são classificados eletrofisiologicamente como neurotransmissores excitatórios. As células nervosas contendo glutamato e/ou aspartato como neurotransmissores estão presentes no sistema auditivo (neurônios de primeira ordem), no sistema olfatório (combinando o bulbo olfatório com o córtex cerebral), no sistema límbico, no neocórtex (células piramidais). O glutamato também é encontrado nos neurônios das vias provenientes das células piramidais: os tratos corticoestriado, corticotalâmico, corticotectal, corticoponte e corticoespinhal.

Um papel importante no funcionamento do sistema de glutamato é desempenhado pelos astrócitos, que não são elementos passivos do sistema nervoso, mas estão envolvidos no fornecimento de substratos energéticos aos neurônios em resposta a um aumento na atividade sináptica. Processos astrócitos -

Arroz. 1,34. Síntese de ácidos glutâmico e aspártico.

A glicólise converte a glicose em piruvato, que, na presença de acetil-CoA, entra no ciclo de Krebs. Além disso, por transaminação, oxaloacetato e α-cetoglutarato são convertidos em aspartato e glutamato, respectivamente (as reações são apresentadas na parte inferior da figura)

ki estão localizados ao redor dos contatos sinápticos, o que lhes permite detectar um aumento na concentração sináptica de neurotransmissores (Fig. 1.35). O transporte de glutamato da fenda sináptica é mediado por sistemas de transporte específicos, dois dos quais são específicos da glia. GLT-1 e GLAST- transportadoras). Terceiro sistema de transporte (EAAC-1), localizado exclusivamente em neurônios, não está envolvido na transferência de glutamato liberado das sinapses. A transição do glutamato para astrócitos ocorre ao longo do gradiente eletroquímico dos íons Na+.

Em condições normais, a relativa constância das concentrações extracelulares de glutamato e aspartato é mantida. Seu aumento inclui mecanismos compensatórios: captura por neurônios e astrócitos de excessos do espaço intercelular, inibição pré-sináptica da liberação de neurotransmissores, utilização metabólica e

Arroz. 1,35. A estrutura da sinapse glutamatérgica.

O glutamato é liberado das vesículas sinápticas na fenda sináptica. A figura mostra dois mecanismos de recaptação: 1 - de volta à terminação pré-sináptica; 2 - na célula glial vizinha; 3 - célula glial; 4 - axônio; 5 - glutamina; 6 - glutamina sintetase; 7 - ATP + NH4+; 8 - glutaminase; 9 - glutamato + NH4+; 10 - glutamato; 11 - membrana pós-sináptica. Nas células gliais, a glutamina sintase converte glutamato em glutamina, que é então transferida para o terminal pré-sináptico. No terminal pré-sináptico, a glutamina é convertida novamente em glutamato pela enzima glutaminase. O glutamato livre também é sintetizado nas reações do ciclo de Krebs nas mitocôndrias. O glutamato livre é coletado em vesículas sinápticas antes que ocorra o próximo potencial de ação. O lado direito da figura mostra as reações de conversão de glutamato e glutamina mediadas pela glutamina sintetase e glutaminase

etc. Em violação de sua eliminação da fenda sináptica, a concentração absoluta e o tempo de residência de glutamato e aspartato na fenda sináptica excedem os limites permitidos, e o processo de despolarização das membranas neuronais torna-se irreversível.

Existem famílias de receptores de glutamato ionotrópicos e metabotrópicos no SNC de mamíferos. Os receptores ionotrópicos regulam a permeabilidade dos canais iônicos e são classificados de acordo com sua sensibilidade à ação do N-metil-D-aspartato (NMDA)ácido α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol-propiônico (AMAR),ácido caínico (K) e ácido L-2-amino-4-fosfonobutírico (L-AP4)- os ligantes mais seletivos deste tipo de receptores. Os nomes desses compostos foram atribuídos aos tipos correspondentes de receptores: NMDA, AMPA, K e L-AP4.

Os receptores mais estudados são do tipo NMDA (Fig. 1.36). receptor pós-sináptico NMDAé uma formação supramolecular complexa que inclui vários sítios (sítios) de regulação: um sítio de ligação específico para um mediador (ácido L-glutâmico), um sítio de ligação específico para um coagonista (glicina) e sítios moduladores alostéricos localizados tanto na membrana. poliamina) e no canal iônico, acoplado ao receptor (sítios de ligação para cátions bivalentes e sítio "fenciclidina" - sítio de ligação para antagonistas não competitivos).

Os receptores ionotrópicos desempenham um papel fundamental na implementação da neurotransmissão excitatória no SNC, na implementação da neuroplasticidade, na formação de novas sinapses (sinaptogênese) e no aumento da eficiência do funcionamento das sinapses existentes. Esses processos estão amplamente associados aos mecanismos de memória, aprendizado (aquisição de novas habilidades), compensação de funções prejudicadas devido a danos orgânicos no cérebro.

Os neurotransmissores aminoacidérgicos excitatórios (glutamato e aspartato) são citotóxicos sob certas condições. Quando interagem com receptores pós-sinápticos superexcitados, as lesões dendossomáticas se desenvolvem sem alterações na parte condutora da célula nervosa. As condições que criam tal superexcitação são caracterizadas por liberação aumentada e/ou recaptação reduzida do transportador. Superexcitação dos receptores de glutamato NMDA leva à abertura de ago-

canais de cálcio dependentes de nist e um poderoso influxo de Ca 2+ nos neurônios com um aumento súbito de sua concentração até o limiar. Causada pela ação excessiva de neurotransmissores aminoacidérgicos "morte excitotóxica de neurônios"é um mecanismo universal de dano ao tecido nervoso. Ela está subjacente à morte necrótica de neurônios em várias doenças cerebrais, tanto agudas (AVC isquêmico) quanto crônicas (neuro-

Arroz. 1,36. Receptor de glutamato NMDA

rodegeração). Os níveis extracelulares de aspartato e glutamato e, portanto, a gravidade da excitotoxicidade, são afetados pela temperatura e pH do cérebro, concentrações extracelulares de íons monovalentes C1 - e Na + . A acidose metabólica inibe os sistemas de transporte de glutamato da fenda sináptica.

Há evidências das propriedades neurotóxicas do glutamato associadas à ativação dos receptores AMPA e K, o que leva a uma alteração na permeabilidade da membrana pós-sináptica para os cátions monovalentes K+ e Na+, um aumento na corrente de entrada de íons Na+ e um despolarização de curto prazo da membrana pós-sináptica, que, por sua vez, causa um aumento no influxo de Ca 2+ para dentro da célula através de receptores agonistas-dependentes (receptores NMDA) e canais dependentes de voltagem. O fluxo de íons Na+ é acompanhado pela entrada de água nas células, o que causa inchaço dos dendritos apicais e lise dos neurônios (dano osmolítico aos neurônios).

Os receptores de glutamato metabotrópicos acoplados à proteína G desempenham um papel importante na regulação da corrente de cálcio intracelular causada pela ativação de receptores NMDA e desempenham funções moduladoras, causando alterações na atividade celular. Esses receptores não afetam o funcionamento dos canais iônicos, mas estimulam a formação de mediadores intracelulares de diacilglicerol e nositol trifosfato, que estão envolvidos em outros processos da cascata isquêmica.

Neurônios GABAérgicos

Alguns neurônios contêm ácido g-aminobutírico (GABA) como neurotransmissor, que é formado a partir do ácido glutâmico pela ação da glutamato descarboxilase (Fig. 1.37). No córtex cerebral, os neurônios GABAérgicos estão localizados nas áreas olfativa e límbica (neurônios em cesta do hipocampo). O GABA também contém neurônios das vias estriatonigral extrapiramidal eferente, palidonigral e subtalamopallidar, células cerebelares de Purkinje, neurônios do córtex cerebelar (Golgi, estrelado e cesta), neurônios inibitórios intercalares da medula espinhal.

O GABA é o neurotransmissor inibitório mais importante no SNC. O principal papel fisiológico do GABA é a criação de um equilíbrio estável entre os sistemas excitatório e inibitório, modulação e regulação da atividade do principal neurotransmissor excitatório glutamato. GABA limita a propagação de um estímulo excitatório tanto pré-sinapticamente - através de receptores GABA-B, funcionalmente

Arroz. 1,37. A reação da conversão de glutamato em GABA.

A coenzima piridoxal fosfato é necessária para a atividade da descarboxilase do ácido glutâmico (DHA)

Arroz. 1,38. Receptor GABA.

1 - local de ligação de benzodiazepina;

2 - local de ligação de GABA; 3 - canal iônico para CL - ; 4 - local de ligação dos barbitúricos

mas associado a canais de cálcio dependentes de voltagem de membranas pré-sinápticas, e pós-sináptico - através de receptores GABA (complexo receptor GABA-barbitúrico-benzodiazepínico), funcionalmente associado a canais de cloreto dependentes de voltagem. A ativação dos receptores GABA-A pós-sinápticos leva à hiperpolarização das membranas celulares e à inibição do impulso excitatório causado pela despolarização.

A densidade dos receptores GABA-A é máxima no córtex temporal e frontal, hipocampo, amígdala e núcleos hipotalâmicos, substância negra, substância cinzenta periaquedutal e núcleos cerebelares. Em menor grau, os receptores estão presentes no núcleo caudado, putâmen, tálamo, córtex occipital e epífise. Todas as três subunidades do receptor GABA-A (α, β e γ) ligam-se ao GABA, embora a afinidade de ligação seja maior para a subunidade b (Fig. 1.38). Os barbitúricos interagem com as subunidades a e P; benzodiazepinas - apenas com 7 subunidades. A afinidade de ligação de cada um dos ligantes é aumentada se outros ligantes interagirem em paralelo com o receptor.

Neurônios glicinérgicos A glicina é um neurotransmissor inibitório em quase todas as partes do SNC. A maior densidade de receptores de glicina foi encontrada nas estruturas do tronco cerebral, córtex cerebral, corpo estriado, núcleos do hipotálamo, condutores do córtex frontal ao hipotálamo e cérebro.

vesícula biliar, medula espinhal. A glicina exibe propriedades inibitórias através da interação não apenas com seus próprios receptores de glicina sensíveis à estricnina, mas também com receptores GABA.

Em pequenas concentrações, a glicina é necessária para o funcionamento normal dos receptores de glutamato. NMDA. A glicina é um co-agonista do receptor NMDA, uma vez que a sua ativação só é possível se a glicina se ligar a sítios de glicina específicos (insensíveis à estricnina). Potencializa o efeito da glicina nos receptores NMDA aparece em concentrações abaixo de 0,1 µmol, e em concentrações de 10 a 100 µmol, o local da glicina está completamente saturado. Altas concentrações de glicina (10-100 mmol) não ativam a despolarização induzida por NMDA na Vivo e, portanto, não aumentam a excitotoxicidade.

Neurônios peptidérgicos

A função neurotransmissora e/ou neuromoduladora de muitos peptídeos ainda está sendo estudada. Os neurônios peptidérgicos incluem:

Células nervosas hipotálamoneurohipofisárias com peptídeos ok-

Sitocina e vasopressina como neurotransmissores; células da hipófise com peptídeos somatostatina, corti-

koliberina, tiroliberina, luliberina;

Neurônios com peptídeos do sistema nervoso autônomo do trato gastrointestinal, como substância P, polipeptídeo intestinal vasoativo (VIN) e colecistocinina;

Neurônios cujos peptídeos são formados a partir de pró-opiomelanocortina (corticotropina e β-endorfina),

Células nervosas encefalinérgicas.

Substância-R - contendo neurônios A substância P é um peptídeo de 11 aminoácidos que tem um efeito estimulante lento e duradouro. A substância P contém:

Cerca de 1/5 das células dos gânglios espinais e do gânglio trigeminal (Gasserov), cujos axônios possuem uma bainha de mielina fina ou não são mielinizados;

Células do bulbo olfativo;

Neurônios da substância cinzenta periaquedutal;

Neurônios do trajeto do mesencéfalo aos núcleos interpedunculares;

Neurônios das vias nigroestriatais eferentes;

Pequenas células nervosas localizadas no córtex cerebral, principalmente nas camadas V e VI.

Neurônios contendo VIP O polipeptídeo intestinal vasoativo (VIP) consiste em 28 aminoácidos. No sistema nervoso, VIP é um neurotransmissor excitatório e/ou neuromodulador. A maior concentração de VIP é encontrada no neocórtex, predominantemente em células bipolares. No tronco cerebral, as células nervosas contendo VIP estão localizadas no núcleo do trato solitário e estão associadas ao sistema límbico. O núcleo supraquiasmático contém neurônios contendo VIP associados aos núcleos do hipotálamo. No trato gastrointestinal, tem efeito vasodilatador e estimula a transição de glicogênio para glicose.

Neurônios contendo β-endorfinas A β-endorfina é um peptídeo de 31 aminoácidos que funciona como um neuromodulador inibitório no cérebro. As células endorfinérgicas são encontradas no hipotálamo mediobasal e nas porções inferiores do núcleo do trato solitário. As vias endorfinérgicas ascendentes do hipotálamo vão para o campo pré-óptico, núcleos septais e amígdala, e as vias descendentes vão para a substância cinzenta periaquedutal, o núcleo azul e a formação reticular. Neurônios endorfinérgicos estão envolvidos na regulação central da analgesia, estimulam a liberação do hormônio do crescimento, prolactina e vasopressina.

Neurônios encefalinérgicos

A encefalina é um peptídeo de 5 aminoácidos que funciona como um ligante do receptor opiáceo endógeno. Os neurônios encefalinérgicos estão localizados na camada superficial do corno posterior da medula espinhal e no núcleo do trato espinhal do nervo trigêmeo, no núcleo perioval (sistema auditivo), nos bulbos olfatórios, nos núcleos da rafe, na região cinzenta periaquedutal substância. Neurônios contendo encefalina também são encontrados no neocórtex e no alocórtex.

Os neurônios encefalinérgicos inibem pré-sinapticamente a liberação da substância P das terminações sinápticas dos aferentes que conduzem os impulsos de dor (Fig. 1.39). A analgesia pode ser obtida por estimulação elétrica ou microinjeção de opiáceos nesta área. Os neurônios encefalinérgicos afetam a regulação hipotálamo-hipofisária da síntese e liberação de ocitocina, vasopressina, algumas liberinas e estatinas.

Óxido de nitrogênio

O óxido nítrico (NO) é um regulador fisiológico multifuncional com propriedades de um neurotransmissor, que, diferentemente dos neurotransmissores tradicionais, não é reservado nas vesículas sinápticas das terminações nervosas e é liberado na fenda sináptica por difusão livre, e não pelo mecanismo de exocitose . A molécula de NO é sintetizada em resposta à necessidade fisiológica pela enzima WA sintase (WAS) a partir do aminoácido L-arginina. A capacidade do NO de produzir um efeito biológico é determinada principalmente pelo pequeno tamanho de sua molécula, sua alta reatividade e a capacidade de se difundir nos tecidos, incluindo o nervoso. Esta foi a base para chamar o NÃO de mensageiro retrógrado.

Existem três formas de WAV. Dois deles são constitutivos: neuronal (ncNOS) e endotelial (ecWAS), o terceiro é induzível (WAV), encontrado nas células gliais.

A dependência cálcio-calmodulina da isoforma neuronal WAV causa um aumento na síntese de NO com um aumento no nível de cálcio intracelular. Nesse sentido, quaisquer processos que levem ao acúmulo de cálcio na célula (déficit de energia, alterações no transporte ativo de íons,

Arroz. 1,39. O mecanismo de regulação encefalinérgica da sensibilidade à dor ao nível da substância gelatinosa.

1 - interneurônio; 2 - encefalina; 3 - receptores de encefalina; 4 - neurônio do corno posterior da medula espinhal; 5 - receptores da substância P; 6 - substância P; 7 - neurônio sensitivo do gânglio espinhal. Na sinapse entre um neurônio sensorial periférico e um neurônio do gânglio espinotalâmico, a substância P é o principal mediador. O interneurônio encefalinérgico responde à sensibilidade dolorosa, exercendo um efeito inibitório pré-sináptico sobre a liberação da substância P

excitotoxicidade do glutamato, estresse oxidativo, inflamação) são acompanhados por um aumento nos níveis de NO.

O NO demonstrou ter um efeito modulador na transmissão sináptica e no estado funcional dos receptores de glutamato NMDA. Ao ativar a guanilato ciclase solúvel contendo heme, o NO está envolvido na regulação da concentração intracelular de íons Ca 2+ e do pH dentro das células nervosas.

1.8. transporte axonal

O transporte axonal desempenha um papel importante nas conexões interneuronais. A membrana e os componentes citoplasmáticos, que são formados no aparelho biossintético do soma e na parte proximal dos dendritos, devem ser distribuídos ao longo do axônio (sua entrada nas estruturas pré-sinápticas das sinapses é especialmente importante) para compensar a perda de elementos que sofreram liberação ou inativação.

No entanto, muitos axônios são muito longos para que os materiais se movam eficientemente do soma para os terminais sinápticos por simples difusão. Esta tarefa é realizada por um mecanismo especial - transporte axonal. Existem vários tipos dele. Organelas e mitocôndrias circundadas por membranas são transportadas a uma taxa relativamente alta via transporte axonal rápido. Substâncias dissolvidas no citoplasma (por exemplo, proteínas) se movem com a ajuda do transporte axonal lento. Nos mamíferos, o transporte axonal rápido tem velocidade de 400 mm/dia ​​e o transporte lento é de cerca de 1 mm/dia. As vesículas sinápticas podem ser transportadas por transporte axonal rápido do soma do neurônio motor da medula espinhal humana para os músculos do pé em 2,5 dias. Compare: a entrega de muitas proteínas solúveis na mesma distância leva cerca de 3 anos.

O transporte axonal requer o gasto de energia metabólica e a presença de cálcio intracelular. Elementos do citoesqueleto (mais precisamente, microtúbulos) criam um sistema de fios guia ao longo do qual se movem organelas cercadas por membranas. Essas organelas se ligam aos microtúbulos de maneira semelhante àquela entre os filamentos grossos e finos das fibras musculares esqueléticas; o movimento das organelas ao longo dos microtúbulos é desencadeado por íons Ca 2+.

O transporte axonal ocorre em duas direções. O transporte do soma para os terminais axonais, denominado transporte axonal anterógrado, reabastece o suprimento de vesículas sinápticas e enzimas responsáveis ​​pela síntese de neurotransmissores nas terminações pré-sinápticas. O transporte na direção oposta, transporte axônico retrógrado, retorna as vesículas sinápticas esvaziadas ao soma, onde essas estruturas de membrana são degradadas pelos lisossomos. As substâncias provenientes das sinapses são necessárias para manter o metabolismo normal dos corpos das células nervosas e, além disso, carregam informações sobre o estado de seus aparelhos terminais. A violação do transporte axonal retrógrado leva a alterações no funcionamento normal das células nervosas e, em casos graves, à degeneração retrógrada dos neurônios.

O sistema de transporte axonal é o principal mecanismo que determina a renovação e suprimento de mediadores e moduladores nas terminações pré-sinápticas, e também está subjacente à formação de novos processos, axônios e dendritos. De acordo com o conceito de plasticidade cerebral em geral, mesmo no cérebro adulto, ocorrem constantemente dois processos inter-relacionados: a formação de novos processos e sinapses, bem como a destruição e desaparecimento de alguma parte dos contatos interneuronais previamente existentes. Os mecanismos de transporte axonal, os processos associados de sinaptogênese e o crescimento das mais finas ramificações axonais fundamentam o aprendizado, a adaptação e a compensação de funções prejudicadas. O distúrbio do transporte axonal leva à destruição das terminações sinápticas e alterações no funcionamento de certos sistemas cerebrais.

Substâncias medicinais e biologicamente ativas podem influenciar o metabolismo dos neurônios, o que determina seu transporte axonal, estimulando-o e aumentando assim a possibilidade de processos compensatórios e regenerativos. O fortalecimento do transporte axonal, o crescimento dos ramos mais finos dos axônios e a sinaptogênese desempenham um papel positivo no funcionamento normal do cérebro. Na patologia, esses fenômenos estão subjacentes aos processos reparadores, compensatórios e de recuperação.

Alguns vírus e toxinas se espalham através do transporte axonal ao longo dos nervos periféricos. Sim, o vírus varicela-zoster (Vírus Varicela zoster) penetra nas células dos gânglios espinais (espinhais). Lá, o vírus permanece em uma forma inativa, às vezes por muitos anos, até que o estado imunológico da pessoa mude. Em seguida, o vírus pode ser transportado ao longo dos axônios sensoriais até a pele e nos dermátomos

nervos espinhais flácidos causam erupções dolorosas de telhas (Herpes Zoster). A toxina tetânica também é transportada por transporte axonal. bactérias Clostridium tetani de uma ferida contaminada por transporte retrógrado em neurônios motores. Se a toxina for liberada no espaço extracelular dos cornos anteriores da medula espinhal, ela bloqueia a atividade dos receptores de aminoácidos do neurotransmissor inibitório sináptico e causa convulsões tetânicas.

1.9. Respostas do tecido nervoso à lesão

Danos ao tecido nervoso são acompanhados por reações de neurônios e neuroglia. Quando severamente danificadas, as células morrem. Como os neurônios são células pós-mitóticas, eles não se reabastecem.

Mecanismos de morte de neurônios e células gliais

Em tecidos severamente danificados, os processos de necrose predominam, afetando campos celulares inteiros com degeneração celular passiva, inchaço e fragmentação de organelas, destruição de membranas, lise celular, liberação de conteúdo intracelular no tecido circundante e desenvolvimento de uma resposta inflamatória. A necrose é sempre causada por patologia grosseira, seus mecanismos não requerem gasto energético e só pode ser prevenida removendo a causa do dano.

apoptoseé um tipo de morte celular programada. As células apoptóticas, ao contrário das necróticas, localizam-se isoladamente ou em pequenos grupos, espalhadas por todo o tecido. Eles têm um tamanho menor, membranas inalteradas, citoplasma enrugado com preservação de organelas, aparência de múltiplas saliências ligadas à membrana citoplasmática. Não há reação inflamatória do tecido, que atualmente é uma das características morfológicas importantes para distinguir apoptose da necrose. Tanto as células encolhidas quanto os corpos apoptóticos contêm organelas celulares intactas e massas de cromatina condensada. O resultado da destruição sequencial do DNA em células apoptóticas é a impossibilidade de sua replicação (reprodução) e participação nas interações intercelulares, uma vez que esses processos requerem a síntese de novas proteínas. As células moribundas são efetivamente removidas do tecido por fagocitose. As principais diferenças entre os processos de necrose e apoptose estão resumidas na Tabela 1. 1.1.

Tabela 1.1. Sinais de diferenças nos processos de necrose e apoptose

A apoptose é parte integrante dos processos de desenvolvimento e homeostase do tecido maduro. Normalmente, o corpo usa esse mecanismo geneticamente programado durante a embriogênese para destruir o “excesso” de material celular em um estágio inicial de desenvolvimento tecidual, em particular, em neurônios que não estabeleceram contatos com células-alvo e, portanto, são privados de suporte trófico dessas células. células. Na idade adulta, a intensidade da apoptose no SNC de mamíferos diminui significativamente, embora permaneça elevada em outros tecidos. A eliminação de células afetadas por vírus e o desenvolvimento de uma resposta imune também são acompanhados por uma reação apoptótica. Junto com a apoptose, outras variantes de morte celular programada também são isoladas.

Marcadores morfológicos de apoptose são corpos apoptóticos e neurônios encolhidos com uma membrana intacta. Um marcador bioquímico que se tornou quase idêntico ao conceito de "apoptose" é a fragmentação do DNA. Este processo é ativado pelos íons Ca 2+ e Mg 2+ e inibido pelos íons Zn 2+. A clivagem do DNA ocorre como resultado da ação da endonuclease dependente de cálcio-magnésio. Foi estabelecido que as endonucleases clivam o DNA entre as proteínas histonas, liberando fragmentos de comprimento regular. O DNA é inicialmente dividido em grandes fragmentos de 50 e 300.000 bases, que são então clivados em fragmentos de 180 pares de bases, formando uma "escada" quando separados por eletroforese em gel. A fragmentação do DNA nem sempre se correlaciona com a morfologia característica da apoptose e é um marcador condicional que não equivale aos critérios morfológicos. O método mais perfeito para confirmar a apoptose é o método biológico-histoquímico, que permite fixar não apenas a fragmentação do DNA, mas também uma importante característica morfológica - corpos apoptóticos.

O programa de apoptose consiste em três etapas consecutivas: tomada de decisão sobre morte ou sobrevida; implementação do mecanismo de destruição; eliminação de células mortas (degradação de componentes celulares e sua fagocitose).

A sobrevivência ou morte das células é amplamente determinada pelos produtos de expressão dos genes da família cW. Os produtos proteicos de dois desses genes, ced-3 e ced-4(“genes assassinos”) são essenciais para que a apoptose ocorra. Produto proteico de um gene ced-9 protege as células, evitando a apoptose, impedindo o disparo de genes ced-3 e ced-4. Outros genes da família cedido codificam proteínas envolvidas no empacotamento e fagocitose de células moribundas, degradação do DNA de uma célula morta.

Em mamíferos, homólogos do gene assassino ced-3(e seus produtos proteicos) são genes que codificam enzimas conversoras de interleucinas - caspases (cisteína aspartil proteases), que possuem diferentes substratos e especificidades inibitórias. Precursores de caspases inativas, procaspases, estão presentes em todas as células. A ativação de procaspases em mamíferos é realizada por um análogo do gene ced-4 - um fator excitatório da protease-1 apoptótica (Apaf-a), ligação para ATP, o que enfatiza a importância do nível de fornecimento de energia para a escolha do mecanismo de morte. Quando excitadas, as caspases modificam a atividade de proteínas celulares (polimerases, endonucleases, componentes da membrana nuclear) responsáveis ​​pela fragmentação do DNA em células apoptóticas. As enzimas ativadas iniciam a clivagem do DNA com o aparecimento de trifosfonucleotídeos nas quebras, causando a destruição das proteínas citoplasmáticas. A célula perde água e diminui, o pH do citoplasma diminui. A membrana celular perde suas propriedades, a célula encolhe e os corpos apoptóticos são formados. O processo de rearranjo das membranas celulares é baseado na ativação da siringomielase, que cliva a siringomielina da célula com a liberação de ceramida, que ativa a fosfolipase A2. Há um acúmulo de produtos de ácido araquidônico. As proteínas fosfatidilserina e vitronectina expressas durante a apoptose são trazidas para a superfície externa da célula e sinalizadas para os macrófagos que realizam a fagocitose dos corpos apoptóticos.

Homólogos de genes de nematóides ced-9, determinando a sobrevivência celular, em mamíferos é uma família de proto-oncogenes bcl-2. E bcl-2, e proteínas relacionadas bcl-x-l estão presentes no cérebro de mamíferos, onde protegem os neurônios da apoptose durante a exposição isquêmica, remoção de fatores de crescimento e a influência de neurotoxinas na Vivo e em vitro. A análise dos produtos de expressão do gene bcl-2 revelou uma família inteira de proteínas relacionadas com bcl-2, incluindo tanto anti-apoptóticas (Bcl-2 e Bcl-x-l), e proapoptótico (Bcl-x-s, Bax, Bad, Bag) proteínas. As proteínas bax e bad possuem sequência homóloga e formam heterodímeros com bcl-2 e bcl-xl in vitro. Para a atividade que suprime a morte, bcl-2 e bcl-x-l deve formar dímeros com proteína bah, e dímeros com a proteína ruim aumentam a morte. Isso levou à conclusão de que bcl-2 e moléculas relacionadas são determinantes chave da sobrevivência celular ou morte celular no SNC. Estudos de genética molecular mostraram que

chamada família de genes bcl-2, composto por 16 genes com funções opostas, em humanos é mapeado no cromossomo 18. Os efeitos antiapoptóticos são produzidos por seis genes da família, semelhantes ao progenitor do grupo bcl-2; os outros 10 genes suportam a apoptose.

Efeitos pró e antiapoptóticos de produtos de expressão gênica ativados bcl-2 realizado através da modulação da atividade mitocondrial. A mitocôndria é um jogador chave na apoptose. Contém citocromo C, ATP, íons Ca 2+ e fator indutor de apoptose (AIF) - componentes necessários para a indução da apoptose. A liberação desses fatores da mitocôndria ocorre quando sua membrana interage com proteínas ativadas da família bcl-2, que estão ligados à membrana mitocondrial externa nos pontos de convergência das membranas externa e interna - na região do chamado poro de permeabilização, que é um megacanal de até 2 nm de diâmetro. Ao anexar proteínas bcl-2 para a membrana externa da mitocôndria, os megacanais do poro se expandem para 2,4-3 nm. Através desses canais, o citocromo C, ATP e AIF entram no citosol da célula a partir das mitocôndrias. Proteínas anti-apoptóticas da família bcl-2, ao contrário, fecham os megacanais, interrompendo a progressão do sinal apoptótico e protegendo a célula da apoptose. Durante a apoptose, as mitocôndrias não perdem sua integridade e não são destruídas. Liberado da mitocôndria, o citocromo C forma um complexo com o fator ativador da protease apoptótica (APAF-1), caspase-9 e ATP. Este complexo é um apoptossomo no qual a caspase-9 é ativada e, em seguida, o principal "assassino" caspase-3, que leva à morte celular. O mecanismo de sinalização mitocondrial é a principal via para a indução da apoptose.

Outro mecanismo de indução da apoptose é a transmissão de um sinal pró-apoptótico quando o ligante se liga aos receptores da região de morte celular, o que ocorre com o auxílio das proteínas adaptadoras FADD/MORT1, TRADD. A via receptora de morte celular é bem mais curta que a mitocondrial: por meio de moléculas adaptadoras, a caspase-8 é ativada, que, por sua vez, ativa diretamente as caspases "assassinas".

Certas proteínas, como p53, p21 (WAF1), pode promover apoptose. Foi demonstrado que a natureza p53 induz apoptose em linhagens de células tumorais e na Vivo. Transformação p53 de um tipo natural para uma forma mutante leva ao desenvolvimento de câncer em muitos órgãos como resultado da supressão dos processos de apoptose.

Degeneração do axônio

Após a transecção do axônio no soma da célula nervosa, desenvolve-se a chamada reação axônica, que visa restaurar o axônio sintetizando novas proteínas estruturais. No soma dos neurônios intactos, os corpos de Nissl são intensamente corados com o corante básico de anilina, que se liga aos ácidos ribonucleicos dos ribossomos. No entanto, durante a reação axônica, as cisternas do retículo endoplasmático rugoso aumentam de volume, sendo preenchidas com produtos da síntese proteica. Ocorre cromatólise - a desorganização dos ribossomos, como resultado da coloração dos corpos de Nissl com o principal corante de anilina se torna muito mais fraca. O corpo celular incha e arredonda, e o núcleo se desloca para um lado (posição excêntrica do núcleo). Todas essas mudanças morfológicas são um reflexo dos processos citológicos que acompanham o aumento da síntese proteica.

A seção do axônio distal ao local da transecção morre. Em poucos dias, este sítio e todas as terminações sinápticas do axônio são destruídas. A bainha de mielina do axônio também se degenera, seus fragmentos são capturados pelos fagócitos. No entanto, as células neurogliais que formam a mielina não morrem. Essa sequência de fenômenos é chamada de degeneração Walleriana.

Se o axônio danificado forneceu a única ou principal entrada sináptica para o nervo ou célula efetora, então a célula pós-sináptica pode degenerar e morrer. Um exemplo bem conhecido é a atrofia das fibras musculares esqueléticas após uma violação de sua inervação por neurônios motores.

Regeneração do axônio

Depois que o axônio danificado se degenera, muitos neurônios podem desenvolver um novo axônio. No final do segmento proximal, o axônio começa a se ramificar [brotando (brotando)- crescimento]. No SNP, ramos recém-formados crescem ao longo do trajeto original do nervo morto, se, é claro, esse trajeto estiver disponível. Durante o período de degeneração Walleriana, as células de Schwann da parte distal do nervo não apenas sobrevivem, mas também proliferam, alinhando-se em fileiras por onde o nervo morto passou. Os "cones de crescimento" do axônio em regeneração abrem caminho entre as fileiras de células de Schwann e, eventualmente, podem atingir seus alvos, reinervando-os. Os axônios são então remielinizados pelas células de Schwann. A taxa de regeneração é limitada

é medido pela taxa de transporte axonal lento, i.e. cerca de 1 mm/dia.

A regeneração axonal no SNC é um pouco diferente: as células de oligodendróglia não podem traçar um caminho para o crescimento de ramos axônicos, porque no SNC cada oligodendrócito mieliniza muitos axônios (ao contrário das células de Schwann no SNP, cada uma das quais fornece apenas um axônio com mielina).

É importante notar que os sinais químicos têm efeitos diferentes nos processos regenerativos no SNC e SNP. Um obstáculo adicional à regeneração axonal no SNC são as cicatrizes gliais formadas por astrócitos.

O brotamento sináptico, que garante o "reforço" das correntes neuronais existentes e a formação de novas conexões polissinápticas, determina a plasticidade do tecido neuronal e forma os mecanismos envolvidos na restauração das funções neurológicas prejudicadas.

Fatores tróficos

Um papel importante no desenvolvimento de danos isquêmicos ao tecido cerebral é desempenhado pelo nível de seu suprimento trófico.

Propriedades neurotróficas são inerentes a muitas proteínas, incluindo proteínas estruturais (por exemplo, S1OOβ). Ao mesmo tempo, eles são maximizados por fatores de crescimento, que representam um grupo heterogêneo de fatores tróficos, consistindo em pelo menos 7 famílias - neurotrofinas, citocinas, fatores de crescimento de fibroblastos, fatores de crescimento dependentes de insulina, a família do fator de crescimento transformador 31 (TGF-J3I), fatores de crescimento epidérmico e outros, incluindo proteína de crescimento 6 (GAP-6)4, fator de crescimento dependente de plaquetas, fator neurotrófico ligado à heparina, eritropoietina, fator estimulador de colônia de macrófagos, etc. (Tabela 1.2).

A influência trófica mais forte em todos os principais processos da atividade vital dos neurônios é exercida pelas neurotrofinas - proteínas reguladoras do tecido nervoso, que são sintetizadas em suas células (neurônios e glia). Eles agem localmente - no local de liberação e especialmente induzem a ramificação de dendritos e o crescimento de axônios na direção das células-alvo.

Até o momento, três neurotrofinas que são semelhantes em estrutura entre si foram mais estudadas: fator de crescimento nervoso (NGF), fator de crescimento derivado do cérebro (BDNF) e neurotrofina-3 (NT-3).

Tabela 1.2. Classificação moderna de fatores neurotróficos

Em um organismo em desenvolvimento, eles são sintetizados por uma célula-alvo (por exemplo, um fuso muscular), difundem-se em direção a um neurônio e se ligam a moléculas receptoras em sua superfície.

Os fatores de crescimento ligados ao receptor são captados pelos neurônios (isto é, sofrem endocitose) e transportados retrogradamente para o soma. Lá eles podem atuar diretamente no núcleo, alterando a formação de enzimas responsáveis ​​pela síntese de neurotransmissores e pelo crescimento dos axônios. Existem duas formas de receptores para fatores de crescimento - receptores de baixa afinidade e receptores de tirosina quinase de alta afinidade, aos quais a maioria dos fatores tróficos se liga.

Como resultado, o axônio atinge a célula-alvo, estabelecendo contato sináptico com ela. Os fatores de crescimento sustentam a vida dos neurônios, que na sua ausência não podem existir.

A desregulação trófica é um dos componentes universais da patogênese do dano ao sistema nervoso. Quando as células maduras são privadas de suporte trófico, a desdiferenciação bioquímica e funcional dos neurônios se desenvolve com uma mudança nas propriedades dos tecidos inervados. A desregulação trófica afeta o estado das macromoléculas envolvidas na eletrogênese da membrana, transporte ativo de íons, transmissão sináptica (enzimas para a síntese de mediadores, receptores pós-sinápticos) e função efetora (miosina muscular). Conjuntos de neurônios centrais desdiferenciados criam focos de excitação patologicamente aumentadas, desencadeando cascatas patobioquímicas que levam à morte do neurônio através dos mecanismos de necrose e apoptose. Ao contrário, com um nível suficiente de suprimento trófico, a regressão do déficit neurológico após lesão cerebral isquêmica é frequentemente observada mesmo com o defeito morfológico remanescente que o causou inicialmente, o que indica uma alta adaptabilidade da função cerebral.

Foi estabelecido que alterações na homeostase de potássio e cálcio, síntese excessiva de óxido nítrico, que bloqueia a enzima tirosina quinase, que faz parte do centro ativo de fatores tróficos, e desequilíbrio de citocinas, participam do desenvolvimento da deficiência trófica. Um dos mecanismos propostos é a agressão autoimune contra suas próprias neurotrofinas e proteínas estruturais neuroespecíficas com propriedades tróficas, o que se torna possível como resultado de uma violação da função protetora da barreira hematoencefálica.

Organização morfofuncional da medula espinhal

A medula espinhal é a parte mais antiga do sistema nervoso central dos vertebrados. Já está presente no lancelet, o representante mais primitivo dos cordados.

A medula espinhal é a parte caudal do SNC. É colocado no canal espinhal e tem um comprimento desigual em diferentes representantes de vertebrados.

Em humanos, as raízes das seções caudais da medula espinhal se juntam na seção caudal do canal espinhal, formando a chamada cauda equina.

Medula espinhal caracterizada por uma estrutura segmentar. A medula espinhal é dividida em regiões cervical, torácica, lombar, sacral e coccígea. Cada departamento é composto por vários segmentos. A região cervical inclui 8 segmentos (C 1 - C 8), o torácico - 12 (Th 1 - Th 12), o lombar - 5 (L 1 - L 5), o sacral - 5 (S 1 - S 5) e o coccígeo - 1-3 (Co 1 - Co 3). De cada segmento partem dois pares de raízes, que correspondem a uma das vértebras e saem do canal medular pela abertura entre elas.

Existem raízes dorsais (posteriores) e ventrais (anteriores). As raízes dorsais são formadas pelos axônios centrais dos neurônios aferentes primários, cujos corpos se encontram nos gânglios espinais.

As raízes ventrais são formadas por axônios de motoneurônios α e γ e fibras não mielinizadas de neurônios do sistema nervoso autônomo. Esta distribuição de fibras aferentes e eferentes foi estabelecida independentemente no início do século 19 por C. Bell (1811) e F. Magendie (1822). A distribuição diferente de funções nas raízes anteriores e posteriores da medula espinhal é chamada de lei de Bell-Magendie. Segmentos da medula espinhal e vértebras correspondem ao mesmo metômero. As fibras nervosas de um par de raízes posteriores vão não apenas para seu próprio metômero, mas também acima e abaixo - para metômeros vizinhos. A área da pele na qual essas fibras sensoriais estão distribuídas é chamada de dermátomo.

O número de fibras na raiz dorsal é muito maior do que na ventral.

Estruturas neuronais da medula espinhal. A parte central da seção transversal da medula espinhal é ocupada pela substância cinzenta. Ao redor da substância cinzenta está a substância branca. Na substância cinzenta, distinguem-se os cornos anterior, posterior e lateral, e na substância branca, colunas (ventral, dorsal, lateral, etc.).

A composição neuronal da medula espinhal é bastante diversificada. Existem vários tipos de neurônios. Os corpos dos neurônios dos gânglios espinhais estão localizados fora da medula espinhal. Os axônios desses neurônios entram na medula espinhal. Os neurônios dos gânglios espinais são neurônios unipolares ou pseudo-unipolares. Nos gânglios espinais encontram-se os corpos dos aferentes somáticos que inervam principalmente os músculos esqueléticos. Os corpos de outros neurônios sensíveis estão localizados no tecido e nos gânglios intramurais do sistema nervoso autônomo e fornecem sensibilidade apenas aos órgãos internos. Eles são de dois tipos: grandes - com um diâmetro de 60-120 mícrons e pequenos - com um diâmetro de 14-30 mícrons. Os grandes dão fibras mielinizadas e os pequenos - mielinizados e não mielinizados. As fibras nervosas das células sensíveis são classificadas em fibras A, B e C de acordo com a velocidade de condução e o diâmetro. Fibras A mielinizadas espessas com um diâmetro de 3 a 22 mícrons e uma velocidade de condução de 12 a 120 m / s são divididos em subgrupos: fibras alfa - de receptores musculares, fibras beta - de táteis e barorreceptores, fibras delta - de termorreceptores, mecanorreceptores e receptores de dor. Para fibras do grupo B incluem fibras mielinizadas de espessura média com uma velocidade de excitação de 3-14 m/s. Eles transmitem principalmente a sensação de dor. Para aferentes tipo C incluem a maioria das fibras não mielinizadas com espessura não superior a 2 mícrons e velocidade de condução de até 2 m / s. Estas são fibras que vêm da dor, quimio- e alguns mecanorreceptores.

Na substância cinzenta da medula espinhal, distinguem-se os seguintes elementos:

1) neurônios eferentes (motoneurônios);

2) neurônios intercalares;

3) neurônios das linhas ascendentes;

4) fibras intraespinhais de neurônios aferentes sensíveis.

neurônios motores concentram-se nos cornos anteriores, onde formam núcleos específicos, cujas células enviam seus axônios para um músculo específico. Cada núcleo motor geralmente se estende por vários segmentos, portanto seus axônios, que inervam o mesmo músculo, saem da medula espinhal como parte de várias raízes ventrais.

Os interneurônios estão localizados na zona intermediária da substância cinzenta. Seus axônios se estendem tanto dentro do segmento quanto nos segmentos vizinhos mais próximos. Interneurônios- um grupo heterogêneo, cujos dendritos e axônios não saem dos limites da medula espinhal. Os interneurônios formam contatos sinápticos apenas com outros neurônios e são a maioria. Os interneurônios representam cerca de 97% de todos os neurônios. Em tamanho, eles são menores que os neurônios motores α, capazes de impulsos de alta frequência (acima de 1000 por segundo). Por neurônios intercalares proprioespinhais uma propriedade característica é enviar longos axônios através de vários segmentos e terminar em neurônios motores. Ao mesmo tempo, fibras de vários tratos descendentes convergem para essas células. Portanto, eles são estações de retransmissão no caminho dos neurônios sobrejacentes aos neurônios motores. Um grupo especial de neurônios intercalares é formado por neurônios inibitórios. Estes incluem, por exemplo, células Renshaw.

Neurônios do trato ascendente também estão inteiramente dentro do SNC. Os corpos desses neurônios estão localizados na substância cinzenta da medula espinhal.

Terminações centrais dos aferentes primários possuem características próprias. Depois de entrar na medula espinhal, a fibra aferente geralmente dá origem a ramos ascendentes e descendentes, que podem percorrer distâncias consideráveis ​​ao longo da medula espinhal. Os ramos terminais de uma fibra aferente nervosa têm numerosas sinapses em um neurônio motor. Além disso, verificou-se que uma fibra proveniente do receptor de estiramento forma sinapses com quase todos os neurônios motores desse músculo.

A substância gelatinosa de Roland está localizada na parte dorsal do corno dorsal.

A idéia mais precisa da topografia das células nervosas da substância cinzenta da medula espinhal é dada dividindo-a em camadas ou placas sucessivas, em cada uma das quais, via de regra, são agrupados neurônios do mesmo tipo.

De acordo com esses dados, toda a substância cinzenta da medula espinhal foi dividida em 10 placas (Rexed) (Fig. 2.2).

I - neurônios marginais - dão origem ao trato espinotalâmico;

II-III - substância gelatinosa;

I-IV - em geral, a área sensorial primária da medula espinhal (aferenciação dos exteroreceptores, aferentação da pele e receptores de sensibilidade à dor);

Arroz. 2.2. Divisão da substância cinzenta da medula espinhal em placas (de acordo com Rexed)

V-VI - são localizados neurônios intercalares, que recebem aferências das raízes posteriores e tratos descendentes (corticospinal, rubroespinal);

VII-VIII - neurônios intercalares propriospinais estão localizados (de proprioreceptores, fibras do vestíbulo-espinhal e retículo-espinhal
tratos), axônios de neurônios propriospinais;

IX - contém os corpos dos neurônios motores α e γ, fibras pré-sinápticas dos aferentes primários dos receptores de estiramento muscular, extremidade das fibras dos tratos descendentes;

X - circunda o canal medular e contém, juntamente com os neurônios, uma quantidade significativa de células gliais e fibras comissurais.

Propriedades dos elementos nervosos da medula espinhal. A medula espinhal humana contém aproximadamente 13 milhões de neurônios.

Neurônios α-motores são células grandes com dendritos longos, com até 20.000 sinapses, sendo a maioria formada pelas terminações de neurônios intercalares intraespinhais. A velocidade de condução ao longo de seu axônio é de 70-120 m/s. Descargas rítmicas com uma frequência não superior a 10-20 pulsos / s são características, o que está associado à hiperpolarização de traços pronunciada. Estes são os neurônios de saída. Eles transmitem sinais para as fibras musculares esqueléticas produzidas na medula espinhal.

Os neurônios motores γ são células menores. Seu diâmetro não é superior a 30-40 mícrons, eles não têm contato direto com os aferentes primários.
Os motoneurônios γ inervam as fibras musculares intrafusais (intrafusiformes).

Eles são ativados monossinapticamente pelas fibras dos tratos descendentes, que desempenham um papel importante na interação α-, γ. A velocidade de condução ao longo de seu axônio é menor - 10-40 m/s. A frequência de pulso é maior que a do motor α
neurônios, - 300-500 pulsos / s.

Nos cornos lateral e anterior existem neurônios pré-ganglionares do sistema nervoso autônomo - seus axônios são enviados para as células ganglionares da cadeia nervosa simpática e para os gânglios intramurais dos órgãos internos.

Os corpos dos neurônios simpáticos, cujos axônios formam fibras pré-ganglionares, estão localizados no núcleo intermediolateral da medula espinhal. Seus axônios pertencem ao grupo das fibras B. Eles são caracterizados por impulsação tônica constante. Algumas dessas fibras estão envolvidas na manutenção do tônus ​​vascular, enquanto outras fornecem a regulação das estruturas efetoras viscerais (músculos lisos do sistema digestivo, células glandulares).

Os corpos dos neurônios parassimpáticos formam os núcleos parassimpáticos sacrais. Eles estão localizados na substância cinzenta da medula espinhal sacral. Muitos deles são caracterizados por atividade de impulso de fundo, cuja frequência aumenta, por exemplo, à medida que a pressão na bexiga aumenta.

Para controlar o trabalho dos órgãos internos, funções motoras, recepção oportuna e transmissão de impulsos simpáticos e reflexos, são usadas as vias da medula espinhal. Violações na transmissão de impulsos levam a graves disfunções no trabalho de todo o organismo.

Qual é a função de condução da medula espinhal

O termo "vias de condução" significa um conjunto de fibras nervosas que fornecem transmissão de sinal para vários centros de substância cinzenta. Os tratos ascendentes e descendentes da medula espinhal desempenham a função principal - a transmissão de impulsos. É costume distinguir três grupos de fibras nervosas:

1. Vias associativas.
2. Conexões comissárias.
3. Fibras nervosas projetivas.

Além desta divisão, dependendo da função principal, costuma-se distinguir entre:

As vias sensoriais e motoras fornecem uma forte relação entre a medula espinhal e o cérebro, os órgãos internos, o sistema muscular e o sistema musculoesquelético. Devido à rápida transmissão de impulsos, todos os movimentos do corpo são realizados de forma coordenada, sem esforço tangível por parte da pessoa.

Quais são os tratos condutores da medula espinhal formados?

As principais vias são formadas por feixes de células - neurônios. Esta estrutura fornece a velocidade necessária de transmissão de pulso.

A classificação das vias depende das características funcionais das fibras nervosas:

• Vias ascendentes da medula espinhal - lêem e transmitem sinais: da pele e das membranas mucosas de uma pessoa, órgãos de suporte à vida. Assegurar o desempenho das funções do sistema músculo-esquelético.
• Vias descendentes da medula espinhal - transmitem impulsos diretamente para os órgãos de trabalho do corpo humano - tecidos musculares, glândulas, etc. Conectado diretamente à parte cortical da substância cinzenta. A transmissão de impulsos ocorre através da conexão neural espinhal para os órgãos internos.

A medula espinhal tem uma dupla direção de caminhos de condução, o que proporciona uma transmissão de impulso rápido de informações de órgãos controlados. A função condutora da medula espinhal é realizada devido à presença de uma transmissão efetiva de impulsos através do tecido nervoso.

Na prática médica e anatômica, costuma-se usar os seguintes termos:

Onde estão localizadas as vias da medula espinhal?

Todos os tecidos nervosos estão localizados na substância cinzenta e branca, conectam os cornos espinhais e o córtex cerebral.

A característica morfofuncional das vias descendentes da medula espinhal limita a direção dos impulsos em apenas uma direção. As sinapses são irritadas da membrana pré-sináptica para a pós-sináptica.

A função de condução da medula espinhal e do cérebro corresponde às seguintes possibilidades e à localização das principais vias ascendentes e descendentes:

• Vias associativas - são "pontes" que ligam as áreas entre o córtex e os núcleos da substância cinzenta. Composto por fibras curtas e longas. Os primeiros estão localizados dentro de uma metade ou lobo dos hemisférios cerebrais.
  As fibras longas são capazes de transmitir sinais através de 2-3 segmentos da substância cinzenta. Na substância cerebrospinal, os neurônios formam feixes intersegmentares.
• Fibras comissurais - formam o corpo caloso, conectando as seções recém-formadas da medula espinhal e do cérebro. Dispersar de forma radiante. Eles estão localizados na substância branca do tecido cerebral.
• Fibras de projeção - a localização das vias na medula espinhal permite que os impulsos cheguem ao córtex cerebral o mais rápido possível. Pela sua natureza e características funcionais, as fibras de projeção são divididas em ascendentes (vias aferentes) e descendentes.
  Os primeiros são divididos em exteroceptivos (visão, audição), proprioceptivos (funções motoras), interoceptivos (comunicação com órgãos internos). Os receptores estão localizados entre a coluna vertebral e o hipotálamo.

As vias descendentes da medula espinhal incluem:

A anatomia das vias é bastante complicada para uma pessoa que não tem formação médica. Mas a transmissão neural de impulsos é o que torna o corpo humano um todo único.

As consequências dos danos nas vias

Para entender a neurofisiologia das vias sensoriais e motoras, é necessário familiarizar-se com a anatomia da coluna vertebral. A medula espinhal tem uma estrutura muito parecida com um cilindro cercado por tecido muscular.

Dentro da substância cinzenta existem caminhos condutores que controlam o funcionamento dos órgãos internos, bem como as funções motoras. As vias associativas são responsáveis ​​pela dor e pelas sensações táteis. Motor - para as funções reflexas do corpo.

Como resultado de trauma, malformações ou doenças da medula espinhal, a condução pode diminuir ou parar completamente. Isso acontece devido à morte das fibras nervosas. Para uma violação completa da condução dos impulsos da medula espinhal é caracterizada por paralisia, falta de sensibilidade dos membros. Começam as falhas no trabalho dos órgãos internos, pelos quais a conexão neural danificada é responsável. Assim, com danos na parte inferior da medula espinhal, observa-se incontinência urinária e defecação espontânea.

A atividade reflexa e de condução da medula espinhal é perturbada imediatamente após o início das alterações patológicas degenerativas. Há uma morte de fibras nervosas que são difíceis de restaurar. A doença progride rapidamente e ocorre uma grave violação da condução. Por esta razão, é necessário iniciar o tratamento médico o mais cedo possível.

Como restaurar a patência na medula espinhal

O tratamento da não condutividade está associado principalmente à necessidade de interromper a morte das fibras nervosas, bem como eliminar as causas que se tornaram catalisadoras de alterações patológicas.

Tratamento médico

Consiste na nomeação de medicamentos que impedem a morte das células cerebrais, bem como fornecimento de sangue suficiente para a área danificada da medula espinhal. Isso leva em consideração as características relacionadas à idade da função condutora da medula espinhal, bem como a gravidade da lesão ou doença.

Para estimulação adicional das células nervosas, o tratamento de impulso elétrico é realizado para ajudar a manter o tônus ​​​​muscular.

Cirurgia

A operação para restaurar a condução da medula espinhal afeta duas áreas principais:

• Eliminação de catalisadores que causavam a paralisia das conexões neurais.
• Estimulação da medula espinhal para restaurar as funções perdidas.

Antes da nomeação da operação, é realizado um exame geral do corpo e a determinação da localização dos processos degenerativos. Como a lista de vias é bastante grande, o neurocirurgião busca estreitar a busca por meio do diagnóstico diferencial. Em lesões graves, é extremamente importante eliminar rapidamente as causas da compressão da coluna vertebral.

Medicina tradicional para distúrbios de condução

Os remédios populares para a condução prejudicada da medula espinhal, se usados, devem ser usados ​​com extrema cautela para não piorar a condição do paciente.

Particularmente populares são:

É bastante difícil restaurar completamente as conexões neurais após uma lesão. Muito depende de um rápido apelo a um centro médico e assistência qualificada de um neurocirurgião. Quanto mais tempo passa desde o início das alterações degenerativas, menor a chance de restaurar a funcionalidade da medula espinhal.

A medula espinhal consiste em duas metades simétricas, separadas uma da outra na frente por uma fissura mediana profunda e atrás por um sulco mediano. A medula espinhal é caracterizada por uma estrutura segmentar; cada segmento está associado a um par de raízes anteriores (ventrais) e a um par de raízes posteriores (dorsais).

Na medula espinhal, distinguem-se a substância cinzenta localizada na parte central e a substância branca na periferia.

A substância branca da medula espinhal é um conjunto de fibras nervosas predominantemente mielinizadas orientadas longitudinalmente. Feixes de fibras nervosas que se comunicam entre diferentes partes do sistema nervoso são chamados de tratos, ou vias, da medula espinhal.

A substância cinzenta em corte transversal é em forma de borboleta e inclui cornos anterior ou ventral, posterior ou dorsal e lateral ou lateral. A substância cinzenta contém os corpos, dendritos e (parcialmente) axônios de neurônios, bem como células gliais. O principal componente da substância cinzenta são os neurônios multipolares.

Células semelhantes em tamanho, estrutura fina e significado funcional encontram-se na substância cinzenta em grupos chamados núcleos.

Os axônios das células radiculares deixam a medula espinhal como parte de suas raízes anteriores. Os processos das células internas terminam em sinapses na substância cinzenta da medula espinhal. Os axônios das células do feixe passam pela substância branca como feixes separados de fibras que transportam impulsos nervosos de certos núcleos da medula espinhal para seus outros segmentos ou para as partes correspondentes do cérebro, formando vias. Áreas separadas da substância cinzenta da medula espinhal diferem significativamente umas das outras na composição de neurônios, fibras nervosas e neuroglia.

Nos cornos posteriores distinguem-se uma camada esponjosa, uma substância gelatinosa, um núcleo próprio do corno posterior e o núcleo torácico de Clark. Entre os cornos posterior e lateral, a substância cinzenta se projeta para o branco em mechas, resultando em seu afrouxamento semelhante a uma malha, chamado formação de malha ou formação reticular da medula espinhal.

Os cornos posteriores são ricos em células intercalares difusamente localizadas. São pequenas células multipolares associativas e comissurais, cujos axônios terminam na substância cinzenta da medula espinhal do mesmo lado (células associativas) ou do lado oposto (células comissurais).

Os neurônios da zona esponjosa e a substância gelatinosa se comunicam entre as células sensíveis dos gânglios espinais e as células motoras dos cornos anteriores, fechando os arcos reflexos locais.

Os neurônios do núcleo de Clark recebem informações dos receptores musculares, tendinosos e articulares (sensibilidade proprioceptiva) ao longo das fibras radiculares mais espessas e as transmitem ao cerebelo.

Na zona intermediária, existem centros do sistema nervoso autônomo (autônomo) - neurônios colinérgicos pré-ganglionares de suas divisões simpática e parassimpática.

Os maiores neurônios da medula espinhal estão localizados nos cornos anteriores, que formam núcleos de volume considerável. Isso é o mesmo que os neurônios dos núcleos dos cornos laterais, células radiculares, pois seus neuritos compõem a maior parte das fibras das raízes anteriores. Como parte dos nervos espinhais mistos, eles entram na periferia e formam terminações motoras nos músculos esqueléticos. Assim, os núcleos dos cornos anteriores são centros somáticos motores.